Столетиями ветряные или водяные двигатели были единственными егэ

Прочитайте текст и выполните задания 1–3.

(1) Лазер — это электронный прибор, излучающий концентрированный пучок света определённой волны с большой плотностью энергии. (2) В лазерном свете, в отличие от обычного, все волны имеют одинаковую длину, направление и совпадают по фазе. (3) Свет лазера, в отличие от света обычной лампы, не рассеивается вовсе, поэтому лазерный луч можно посылать на очень далёкие расстояния — например, до Луны и обратно, — ______ он во время пути не станет слабее.

1. Укажите варианты ответов, в которых верно передана ГЛАВНАЯ информация, содержащаяся в тексте. Запишите номера этих предложений.

1) Свет от обычной лампы в пространстве рассеивается, и при увеличении расстояния его яркость уменьшается.

2) Лазер излучает концентрированный пучок света, в котором все волны имеют одинаковую длину.

3) Лазеры — электронные приборы, которые можно использовать для того, чтобы отправлять свет, например, до Луны, так как волны лазерного света имеют одинаковую длину и не рассеиваются.

4) Лазерный свет отличается от обычного тем, что его волны имеют одинаковую длину и направление, к тому же они совпадают по фазе и не рассеиваются в пространстве.

5) Лазеры излучают волны, которые имеют одинаковую длину, направление и не рассеиваются в пространстве, поэтому лазерный свет можно посылать на далёкие расстояния.

2. Самостоятельно подберите подчинительный союз, который должен стоять на месте пропуска в третьем (3) предложении текста. Запишите этот союз.

3. Прочитайте фрагмент словарной статьи, в которой приводятся значения слова НАПРАВЛЕНИЕ. Определите значение, в котором это слово употреблено во втором (2) предложении текста. Выпишите цифру, соответствующую этому значению в приведённом фрагменте словарной статьи.

НАПРАВЛЕНИЕ, -я, ср.

1) Линия движения, путь развития. Идти в северном направлении.

2) Участок фронта. Бои на западном направлении.

3) Общественное, научное и течение, группировка. Реалистическое направление в искусстве.

4) Документ о назначении на работу, о командировании. Вручить направление.

5) Устремление к чему-нибудь. Направление внимания.

4. В одном из приведённых ниже слов допущена ошибка в постановке ударения: НЕВЕРНО выделена буква, обозначающая ударный гласный звук. Выпишите это слово.

зАсветло нОвостей позвонИт нажИвший заперлА

5. В одном из приведённых ниже предложений НЕВЕРНО употреблено выделенное слово. Исправьте лексическую ошибку, подобрав к выделенному слову пароним. Запишите подобранное слово.

Первые КАМЕННЫЕ строения в Сибири были сооружены в Тобольске.

ЗАЧИНАТЕЛЬ и родоначальник греческой философии и науки Фалес первым доказал несколько геометрических теорем.

Предприниматели, имеющие одинаковые ПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ возможности, находятся в примерно равных условиях.

Ни один, даже самый ИСКУСНЫЙ лекарь, не сможет сделать человека здоровым, если человек сам не решит принять в этом активное участие.

КОМФОРТАБЕЛЬНОЕ жилище оказывает благотворное воздействие на развитие семейных отношений, общение членов семьи.

6. Отредактируйте предложение: исправьте лексическую ошибку, заменив неверно употреблённое слово. Запишите подобранное слово, соблюдая нормы современного русского литературного языка.

Алюминий хорошо проводит электрический ток, поэтому из него собирают фольгу для приготовления пищи.

7. В одном из выделенных ниже слов допущена ошибка в образовании формы слова. Исправьте ошибку и запишите слово правильно.

движение ЛОПАСТЕЙ

ФЛЮГЕРА на здании

связка БАНАНОВ

наиболее СПОКОЙНЕЙШИЙ

ткань ТОНЬШЕ

8. Установите соответствие между предложениями и допущенными в них грамматическими ошибками.

ГРАММАТИЧЕСКИЕ ОШИБКИ

А) нарушение в построении предложения с несогласованным приложением

Б) ошибка в построении предложения с однородными членами

В) нарушение в построении предложения с причастным оборотом

Г) неправильное употребление падежной формы существительного с предлогом

Д) неправильное построение предложения с деепричастным оборотом

ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1) Не нарушая сказочного колорита, Николаем Николаевичем Носовым создана занимательная энциклопедия ребячьей жизни.

2) В ХХ веке для составления карт стали использовать снимки, сделанные из космоса.

3) Сотрудничая с кинорежиссёром Эйзенштейном, Прокофьев написал музыку к кинофильму «Войне и миру».

4) Зная положение небесного тела и время наблюдений, можно определить путь светила по земному небосводу

5) Климат Мексики благодаря рельефу тоже весьма разнообразен.

6) На Руси первопечатником считают Ивана Фёдорова, издавший в 1564 году книгу «Апостол».

7) В студенческие годы И.П. Павлов поставил немало интересных опытов по изучении работы поджелудочной железы.

Как на войне, и также в мирное время Пирогов всегда приходил на помощь людям.

9) В Риме Рафаэль написал свою известнейшую картину «Сикстинская мадонна».

9. Укажите варианты ответов, в которых во всех словах одного ряда пропущена безударная чередующаяся гласная корня. Запишите номера ответов.

1) т..матический, в..стибюль, зв..риный

2) перел..жить, раств..ритель, соск..чить

3) бл..днеть, изв..яние, л..кализация

4) выб..рать, выск..чить, проскл..нять

5) кр..вой, посп..вает, уд..вляться

10. Укажите варианты ответов, в которых во всех словах одного ряда пропущена одна и та же буква. Запишите номера ответов.

1) ни..вергаться, бе..грешные, ра..крошить

2) пр..изойти, пр..бабушка, пр..следить

3) пр..града, пр..зрительный, пр..одолеть

4) без..дейный, под..грывать, из..сканность

5) кар..ера, фел..етон, помест..е

11. Укажите варианты ответов, в которых в обоих словах одного ряда пропущена одна и та же буква. Запишите номера ответов.

1) доступн..сть, черед..вать

2) кальци..вый, заво..вать

3) обманч..вый, постук..вать

4) постанов..ик, совет..ик

5) сервир..вать, сгоряч.. (сказать)

12. Укажите варианты ответов, в которых в обоих словах одного ряда пропущена одна и та же буква. Запишите номера ответов.

1) прикрут..шь, независ..мый

2) наден..шь, занима..мый

3) загуб..шь, уплач..нный

4) владе..шь, подготов..вший

5) (ветры) разгон..т, терп..щий (бедствие)

13. Определите предложение, в котором НЕ с выделенным словом пишется СЛИТНО. Раскройте скобки и выпишите это слово.

География учит людей бережно относиться к природе, к её далеко (НЕ)БЕСКОНЕЧНЫМ ресурсам.

Забота о природе (НЕ)ВОЗМОЖНА без бережного и любовного отношения к каждому ручейку, к каждому кусту и дереву.

К 2050 году на планете прибавится ещё (НЕ)МЕНЕЕ трёх миллиардов жителей.

Ныне каждый человек употребляет в год 20 тонн всевозможных ресурсов, это (НЕ)СЧИТАЯ воды.

История заселения планеты, история открытия и освоения новых земель продолжалась (НЕ)ОДНО столетие.

14. Определите предложение, в котором оба выделенных слова пишутся СЛИТНО. Раскройте скобки и выпишите эти два слова.

(В)НАЧАЛЕ ХIХ века Амедео Авогадро предположил, что все газы состоят из молекул, (ПРИ)ЧЁМ число молекул в единице объёма любого газа одинаково, если одинаковы давление и температура.

Особенно лисицу выручает нюх — врага она чувствует (ИЗ)ДАЛИ и успевает (ВО)ВРЕМЯ убежать или спрятаться.

Стратегическая обстановка требовала быстрейшего соединения, и это ТО(ЖЕ) явилось причиной отступления армий Барклая и Багратиона (В)ГЛУБЬ страны.

Количество кислорода пополняется (ЗА)СЧЁТ фотосинтеза, (ПО)ЭТОМУ его содержание в воздухе постоянно.

КАК(ТО) раз нам пришлось ночевать в альпийских лугах (В)БЛИЗИ высоких ледников горного Кавказа.

15. Укажите все цифры, на месте которых пишется НН.

В Исландии пожилые женщины носят чёрные дли(1)ые суко(2)ые платья традицио(3)ого покроя, часто с отделкой из серебря(4)ых нитей.

16. Расставьте знаки препинания. Укажите два предложения, в которых нужно поставить ОДНУ запятую. Запишите номера этих предложений.

1) Столетиями ветряные или водяные двигатели были единственными двигателями и помогали людям в физической работе.

2) Появившаяся в ХVIII веке паровая машина была сооружением огромным и тяжёлым.

3) Самые маленькие паровые машины пытались установить на телеги и так возникли предки автомобилей.

4) Благодаря паровому двигателю появились железные дороги и парусные корабли уступили место пароходам.

5) Турбины не только приводят в движение корабли или самолёты но и вырабатывают электрический ток на электростанциях.

17. Расставьте знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых) в предложении должна(-ы) стоять запятая(-ые).

Ещё в IV тысячелетии до нашей эры древнеегипетские жрецы(1) наблюдая(2) за движением небесных тел(3) создали особую систему (4) позволяющую точно определять сроки разлива Нила.

18. Расставьте все недостающие знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых) в предложениях должна(-ы) стоять запятая(-ые).

А ты(1) славянская(2) комета(3)

В своём блужданье вековом,

Рассыпалась чужим огнём(4)

Сообщница(5) чужого света! (О. Мандельштам)

19. Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых) в предложении должна(-ы) стоять запятая(-ые).

Как наука(1) которая(2) описывает(3) и изучает прошлое человечества(4) история зародилась две с половиной тысячи лет назад в Древней Греции.

20. Расставьте знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых) в предложении должна(-ы) стоять запятая(-ые).

С чем бы мы ни знакомились(1) мы всё время чувствуем(2) что это нас не удовлетворяет(3) и жарко стремимся мы к будущему(4) так(5) как настоящее не может нас насытить.

21. Найдите предложения, в которых тире ставится в соответствии с одним и тем же правилом пунктуации. Запишите номера этих предложений.

(1) Вы замечали, наверное, идёшь по лесу — свет! (2) Думаешь пятна солнца, а это два жёлтых клёна стоят между ёлками… (3) А глянет солнце — свет во сто крат умножается… (4) В такой день особенно остро чувствуешь, что живёшь, что ты частица этой земли и что тебе принадлежит эта земля. (5) Размышляя в такие часы понимаешь, почему художников во все времена тянули к себе молчаливые стога на осенних полях. (6) В стогах заключён труд людей. (7) Стога — кладовая благополучия на завтрашний день…(8) Большинство деревенских свадеб искони приходилось на эту пору окончания летних трудов. (9) И конечно, красота земли играет не последнее дело на человеческом празднике осенью. (10) Красота эта доступна каждому из живущих. (11) Иди с открытыми глазами и сердцем — от человека земля красоту не прячет.

(По В. Пескову)

Прочитайте текст и выполните задания 22-27.

(1) Сказывают древние книги, будто великий Дионисий, замыслив расписать новоявленный храм, собирал холщовую подорожницу и уходил окрест — в лесную тишь, в одинокое раздумье. (2) Заповедная нехоженность Ферапонтова межозерья, пряный дух разомлевших боров и хрусткая настороженность под их сомкнувшимися кронами, где далеко слыхать, как стремительно возносится, шуршит коготками по сухому корью осторожная белка или как трепещет крыльями стрекоза над фиолетовой свечкой кипрея, — это тихое общение с птахами, травами и родной землёй отрешало живописца от расслабляющей повседневности, очищало и возвышало душу, звало куда-то ввысь и заодно собирало воедино, копило в нём слабеющие силы для очередного бессмертного творения.

(3) Но была в том одиноком скитании и своя корысть: пройдёт ли Дионисий верховолочьем, берегом ли ручья, сам тем временем неотступно высматривает всякие земные обнажения. (4) Растирает в щепотке мелки и глины, крошит пестиком известняки и цветные камушки, подобранные на перекатах, толчёт их в порошок в походной ступе, а потом замешивает в плошке на ключевой воде, пачкает цветной кашицей припасённые дощечки. (5) И долго глядит сощурясь, примериваясь к полученному колеру.

(6) Казалось бы, что можно извлечь из этих спёкшихся комьев, из овражных осыпей, озёрной гальки или сумрачных ливневых размывов… (7) Но посмотрите на многовековые невянущие фрески, и вы затихнете восхищённо: какое празднество красок! (8) Хотя и нет здесь ни откровенно красного, ни синего, ни зелёного… (9) Любил тонкий художник мягкие, нежные тона, почти неощутимые переходы, от которых сладко благоговела, смягчалась современная ему человеческая душа, теплилась надеждой. (10) Розово-красный он укрощал до лёгкой розовости или малиновости, душную зелень смягчал до прозрачной овсяной зеленцы, а охру — до золотистой соломистости. (11) А между этими умягчёнными тонами неприметно пускал ещё больше умягчённые тональности, и оттого все храмовые росписи — и на стенах, и на сводах, и на опорных столбах — обретали воздушно-лёгкий, серебристо-радужный колорит, подобный то ли цветной изморози, то ли нерукотворному узорочью. (12) И эта тонкая, неуловимая для глаза вибрация полутонов сообщала живописи чарующее необыкновение!

(13) К расцвету своего мастерства Дионисий извлёк из окрестных долов около ста сорока видов красителей и был убеждён, что это далеко не всё и что красочному воссиянию русской земли нет предела. (14) Надобно только воистину загореться, захотеть одержимо в земной обыкновенности увидеть сокрытую красу и радость и уловить, подглядеть в простой невзрачной тверди как бы застенчивую, но всегда дивную, нежную улыбку матери-природы. (15) «Подвижничество — это великое, радостное, как и всякий труд во всеобщее благо и всеобщее спасение, и сил на то утаивать не можно», — думал о своём призвании Дионисий.

(16) В наше время, однако, уже никто не скитается по глухим ярам с пестиком и ступкой. (17) Ныне «улыбку природы» можно без хлопот приобрести в магазине «Канцтовары». (18) Продаётся она уже в готовых тюбиках. (19) Удобно и просто: отвинтил колпачок, надавил большим пальцем на округлое матово лоснящееся брюшко упаковки и — пожалуйста! (20) Благо, что и всякие кисти, холсты, картоны, уже загрунтованные, готовые к исполнению, тоже продаются в достатке. (21) Достигнутый прогресс избавил современного живописца от самой докучливой (с нашей точки зрения) обузы — добывать необходимые краски, освободив его для чисто творческого дела: бери кисть и — твори, выдумывай, пробуй! (22) Было бы и вовсе не хлопотно, если бы вот так же запросто, нажав пальцем, можно было выдавить из одного тюбика, скажем, необыкновенный замысел, а из другого — вдохновение. (23) Или, допустим, зашёл в ателье и заказал себе пару крыл для творческого взлёта… (24) Но, видно, искусство не терпит расслабленности, тем более сделок с совестью, порождающих леность душ и меркантильные помыслы. (25) Напротив, оно требует постоянного преодоления задуманного, способствуя, в свою очередь, преодолению художником самого себя и захватывая его одержимостью. (26) Так что, как ни всемогущ прогресс, но вдохновения в лавке пока не купишь. (27) Тут изощрённый человеческий ум спасовал, ничего не придумал, и всё, что касается творческого взлёта, осталось по-старому, как и при Дионисии: если хочешь чего достичь — иди и поклонись родной земле. (28) Всё остальное — от лукавого.

(По Е. Носову)

Носов Евгений Иванович (1925—2002) — русский советский писатель, автор книг: «Берега», «В чистом поле», «Мост» и др.

22. Какие из высказываний соответствуют содержанию текста? Укажите номера ответов.

1) Общение с природой возвышало душу Дионисия.

2) Создавая фрески, Дионисий использовал только яркие тона.

3) Дионисий считал, что подвижничество во имя всеобщего блага несёт радость.

4) Современному художнику не надо добывать необходимые краски: их можно купить в любом магазине канцтоваров.

5) Творческий взлёт возможен только при наличии прочной материальной базы.

23. Какие из перечисленных утверждений являются ошибочными? Укажите номера ответов.

1) Предложение 2 содержит элемент описания.

2) В предложениях 4—5 представлено повествование.

3) В предложениях 9—10 представлено рассуждение.

4) Предложение 28 указывает на причину того, о чём говорится в предложении 27.

5) Предложения 24 и 25 противопоставлены по содержанию.

24. Из предложения 14 выпишите устаревшее слово.

25. Среди предложений 22—28 найдите такое(-ие), которое(-ые) связано(-ы) с предыдущим с помощью вводного слова и личного местоимения. Напишите номер(-а) этого(-их) предложения(-ий).

26. «Евгений Иванович Носов, описывая мир природы, который окружал великого Дионисия, использует троп — (А)______(«хрусткая настороженность» в предложении 2). Свой восторг перед фресками, созданными талантливой рукой Дионисия, автор передаёт с помощью средства выразительности синтаксиса — (Б) ______(в предложении 12). А далее Е.И. Носов перебрасывает мостик между прошлым и настоящим, и в его тексте появляются фигуры речи: (В)______(в предложении 18) и (Г)______(«твори, выдумывай, пробуй» в предложении 21)».

Список терминов:

1) олицетворение

2) риторический вопрос

3) эпитеты

4) сравнение

5) градация

6) инверсия

7) оксюморон

восклицательные предложения

9) анафора

Часть 2.

Напишите сочинение по прочитанному тексту.

Сформулируйте одну из проблем, поставленных автором текста.

Прокомментируйте сформулированную проблему. Включите в комментарий два примера-иллюстрации из прочитанного текста, которые, по Вашему мнению, важны для понимания проблемы исходного текста (избегайте чрезмерного цитирования). Поясните значение каждого примера и укажите смысловую связь между ними.

Сформулируйте позицию автора (рассказчика). Выразите своё отношение к позиции автора по проблеме исходного текста (согласие или несогласие) и обоснуйте его.

Объём сочинения – не менее 150 слов.

Работа, написанная без опоры на прочитанный текст (не по данному тексту), не оценивается. Если сочинение представляет собой пересказанный или полностью переписанный исходный текст без каких бы то ни было комментариев, то такая работа оценивается 0 баллов.

Сочинение пишите аккуратно, разборчивым почерком.

Ответы:

1 – 35

2 – в связи с тем что

3 – 1

4 – новостей

5 – производственные

6 – делают

7 – спокойный

8 – 38671

9 – 24

10 – 345

11 – 123

12 – 125

13 – невозможна

14 – издали — вовремя

15 – 123

16 – 35

17 – 134

18 – 134

19 – 14

20 – 1234

21 – 1311

22 – 134

23 – 34

24 – тверди

25 – 25

26 – 3865

Самые главные машины — это двигатели. Они приводят в движение все другие машины. Снять с автомобиля двигатель (мотор) — останется одна бесполезная тележка. Такому «автомобилю» не то, что груз везти, — сам себя с места не сдвинет. Сломается на фабрике или заводе мотор — станут все станки, которые он приводил в движение.

      Двигатель — это сердце машины. Остановилось сердце, перестало биться — жизнь человека кончилась. Остановился двигатель — замерли все машины, которые он заставлял работать.

      Еще в древние времена люди сооружали жернова для размола зерна, подъемники для воды, для грузов. Но механических двигателей не было, и все приводилось в движение людьми и животными (рис. 1 и 2). Работа была очень тяжелой.

      Прошло много веков, пока, наконец, вместо себя и животных человек поставил работать двигатель. Но откуда же берет двигатель силу, чтобы приводить в движение машины?

      Двигатель использует энергию, которая имеется вокруг нас. Посмотрите, с какой страшной силой иногда дует ветер. Он вырывает с корнем большие деревья, переносит с одного места на другое горы песку, разрушает постройки. А как трудно итти против ветра! Зато как помогает он, когда дует сзади! Так и подталкивает. Как будто за спиной крылья выросли… Вот этот ветер человек и заставил работать вместо себя. Сначала заставил на море передвигать лодки и корабли при помощи парусов. Потом на суше ветряные мельницы стали молоть зерно, обдирать крупу, поднимать воду, а в последнее время даже добывать электричество. К сожалению, ветер очень непостоянен. Он дует ,то с одной, то с другой стороны, затихает, совсем перестает дуть или неожиданно разражается бурей. Все это затрудняет использование ветра.

      Есть более надежный и постоянный источник энергии — вода. Ведь даже вода, падающая с крыши дома, производит работу. Она вымывает крышу и канавку, уносит с собой небольшие частицы земли. Что же тогда могут сделать водопады и большие реки! Каждый из нас видел овраги — эти длинные, глубокие канавы. А кто их вырыл? Вода. Это во время весенних половодий и паводков. Посмотрите весной на реку. С какой мощью несется вода! Ее уже ничем не задержать в это время. Она выступает из берегов, размыкает дороги, сносит мосты и селения.

      Человек с давних времен начал пользоваться быстро текущими реками. Сначала только для передвижения вниз по течению, для сплава грузов. И сейчас большое количество леса сплавляется по рекам в весеннее половодье.

      Потом человек изобрел водяные двигатели. Многие работы, которые раньше человек выполнял сам, теперь стала делать вместо него вода. Появились водяные мельницы, водоподъемные сооружения, а позднее все станки некоторых промышленных предприятий приводились в движение водяными двигателями. Сейчас грозные водопады и бурные реки стали послушными работниками людей.

      Теперь только в сельских местностях вода приводит в движение жернова, песты и другие машины. Обычно энергия воды служит для получения электричества. Электрическую энергию необязательно нужно использовать там, где она добывается, — ее легко можно в любом количестве переслать по проволокам за сотни километров на фабрики, заводы, рудники, совхозы, колхозы. При помощи электричества можно не только заставить работать машины, но и получить свет, тепло, передать на расстояние речь, выполнить любую работу. В наш век электричество получило широкое распространение.

      Кроме воды и ветра, имеется еще источник энергии — тепло. Паровозы, пароходы, автомобили, тракторы, аэропланы, дирижабли — все они приводятся в движение тепловыми двигателями. Тепловые двигатели используют энергию, которая выделяется при сгорании топлива: угля, торфа, дров, нефти, керосина, бензина.

      Двигатели автомобильные, тракторные и аэроплин-ные используют тепловую энергию сразу же, непосредственно. В этих двигателях горючее вводится в самый цилиндр мотора и там сгорает; получаются газы; они давят на поршень, толкают его и заставляют двигатель работать.

      Двигатели, которые установлены на паровозах, пароходах и тепловых электростанциях, используют тепловую энергию при помощи пара. В этих двигателях топливо сгорает в топках паровых котлов. В котлах вода нагревается и превращается в пар. Пар из котла подается в паровую машину и приводит ее в движение.

      Сейчас тепловые двигатели получили самое большое распространение. С помощью их человек победил пространство и завоевал воздух. Как труден был длительный переезд на лошадях по суше или на лодке по морю! Горы, непроходимые леса и болота перерезаны теперь стальной рельсовой сетью. По ним мчатся сотни тысяч паровозов, перевозя из одной местности в другую, из одной страны в другую миллионы пассажиров и всевозможные грузы. Воды морей и океанов бороздят гигантские пароходы — плавающие города. В воздухе летают быстрее птиц и ветра самолеты и дирижабли.

      Появились гигантские заводы и фабрики. Предметы, которые в кустарных мастерских изготовлялись единицами, стали выпускаться десятками и сотнями тысяч.

      В настоящее время общая мощность всех двигателей мира составляет свыше шестисот миллионов лошадиных сил. Считают, что десять человек при полном напряжении могут развить одну лошадиную силу. Значит, чтобы заменить эти шестьсот миллионов лошадиных сил, потребуется шесть миллиардов рабочих. Но человек ведь не может работать круглые сутки, как работает машина. Если допустить, что работать будут три смены, каждая по восьми часов в сутки, то число рабочих нужно увеличить в три раза: их должно быть восемнадцать миллиардов человек. Между тем всего населения на земном шаре насчитывается сейчас лишь два миллиарда человек. Вот какой громадной силой двигателей мы пользуемся.

      В этой книжке мы расскажем, как используется сила воды и ветра и как самому построить действующие модели водяных и ветряных двигателей различных конструкций.

            ВОДЯНЫЕ КОЛЕСА

            Подливное колесо — это один из первых двигателей, изобретенных человеком. С помощью его человек заставил воду молоть зерно, выжимать из семян

      Подливное колесо ставится на реке или ручье там, где имеется быстрое течение. Нижняя часть колеса всегда находится в воде. Текущая вода толкает лопатки и вращает колесо. Такое колесо называется подливным или нижнебойным. Колесо укреплено на оси, на валу. Когда вращается колесо, с ним вращается и вал. Один конец вала находится в здании мельницы. Здесь он приводит в движение передачи (зубчатую или канатную) и через них жернова. Передачи не просто передают движение, но и ускоряют или за-

      масло, подавать воду для орошения. До изобретения подливного колеса эти работы человек выполнял сам, своей силой, и силой животных. Теперь силу человека и животных заменила сила воды.

      По виду подливное колесо похоже на зубчатое, только вместо зубцов торчат длинные лопатки (рис. 3).

      медляют его, если нужно. Подливное колесо вращается очень медленно (примерно 5 оборотов в минуту), а жернова — в несколько раз быстрее. Это передача ускоряет вращение.

      Кто изобрел подливное колесо, кто первый заставил воду крутить жернова, молоть зерно — не известно. Это было очень давно, больше четырех тысяч лет тому назад. Подливное колесо — это пра-пра-пра-дедушка всех других двигателей.

      Теперь имеется очень много водяных двигателей самых разнообразных конструкций, более совершенных, чем подливное колесо. И все же в отдельных уголках нашего Союза можно еще встретить пра-пра-прадедушку.

            ПОДЛИВНОЕ КОЛЕСО

            Подливное колесо так просто, что его модель нетрудно сделать самому. Материал для постройки можно использовать всякий: обрезки досок, консервные коробки — все, что имеется. Модель можно сделать любой величины. Все будет зависеть от того, как и где намечено использовать моде ль, какой будет источник воды: естественный или искусственный. Чтобы напрактиковаться, сделаем сначала самую простейшую модель, которая будет работать, если лить воду из кружки. Такая модель показана на рис. 4.

      Буквой А обозначены лопатки колеса, буквой Б — остов колеса, В — вал, Г — жолоб (изображающий русло реки) и Д — подставка.

      Для изготовления модели потребуется вот что:

            Материалы

      1) Круглое полено диаметром 60 — 70 мм (еловое или осиновое), 2) жесть тонкая (от консервных бачок), 3) доска 15 X 80 X 300 мм, 4) гвоздь длиной 100 мм — 1 шт., 5) гвозди длиной 30-40 мм — 6 шт., ) гвозди мелкие длиной 6 — 8 мм — 40 шт., 7) проволока тонкая длиной 100 мм, краска эмалевая. 9) шкурка стеклянная.

            Инструменты

      1) Линейка с миллиметровыми делениями, 2) ножницы, 3) пила, 4) напильник, 5) шило, 6) молоток, 7) кисть.

            ХОД РАБОТЫ

      Колесо. Для колеса модели нужно заготовить кружок, вал и лопатки. Начнем с кружка. Выберите круглое сухое полено диаметром 60 — 70 мм и отпилите от него кружок толщиной 20 мм (рис. 5). Можно использовать и готовые кружки: деревянные розетки электроосветительной арматуры, кружки и колеса от игрушек, крудуси, вырезанные из толстой фанеры. Напильником и шкуркой хорошо зачистите кружок. Найдите на нем середину (центр) для вала. Как это сделать? Самый простой способ такой. Положите кружок на бумагу и обведите его карандашом. Полученный на бумаге кружок аккуратно вырежьте ножницами и сложите на четыре равные части: пополам и еще раз пополам. Образовавшийся уголок чуть-чуть срежьте.

      В кружке получится отверстие как раз в самом центре. Теперь остается точно наложить бумажный кружок на деревянный и отметить центр на нем.

      Для вала возьмите толстый гвоздь или проволоку длиной 100 — 120 мм. Вал должен плотно сидеть в кружке. Если просто вобьете его, кружок может роско-лоться, да и вал пойдет вкось. Чтобы этого не случилось, сделайте в центре кружка шилом тонкое отверстие насквозь и затем уже вбейте вал.

      Теперь нужно наметить на кружке места прикрепления лопаток. Их будет у нас двенадцать. Можно взять и меньше и больше, но если взять меньше, то лопатки будут сидеть очень редко, если взять больше, то слишком часто.

      Лопатки должны отстоять друг от друга на равном расстоянии. Значит, сначала нужно измерить «длину окружности» кружка и разделить ее на двенадцать равных частей. Сделать это можно легко: обернуть кружок полоской бумаги и сложить полоску на двенадцать равных частей или разметить ее по линейке; снова обернуть кружок полоской бумаги, положив под нее полоску копировальной бумаги, и перенести деления на кружок. Лопатки легче всего сделать из тонкой жести от консервных банок. Вырежьте двенадцать пластинок размером 20 X 36 мм. Каждую пластинку надрежьте с одного конца посредине на глубине 18 мм (рис. 6). Половинки разогните в разные стороны.

      В отогнутых частях пробейте по отверстию и маленькими гвоздиками прибейте пластинки к кружку. Колесо готово (рис. 7).

      Подставка. Подставка состоит из доски и двух стоек. На стойках будет установлен вал колеса, поэтому они должны быть прочными.

      Сделайте их из жести от консервных банок. Вырежьте две полоски жести размером 30 X 100 мм. Разметьте и обрежьте каждую, как показано на рис. 8. Длинные кромки согните в одну сторону. Отмерьте 25 мм от конца, на котором нет загнутых кромок, и проделайте по отверстию с таким расчетом, чтобы вал колеса мог свободно вращаться в них, но не болтался бы.

      Заготовьте дощечку размером 80 X 300 мм, толщиной 15 мм. Отмерьте от одного конца 80 мм и прибейте в этом месте стойки. Отверстия в стойках должны быть на одной высоте и одно точно против другого (рис. 9).

      Если валом колеса у нас служит гвоздь, то на одной стойке придется сделать сверху вырез — иначе в ней не установить вал: шляпка гвоздя не пройдет в отверстие. Делать отверстие в стойке по величине шляпки гвоздя не годился: вал будет болтаться.

      Теперь установите колесо на стойках и закрепите так, чтобы вал не мог передвигаться в стороны ни к одной, ни к другой стойке. Это можно сделать двумя способами: или загнуть вниз концы стоек (рис. 10) или сделать на валу упоры — навить спиральки из проволоки (рис. 11).

      Ж о л о б. Жолоб модели изображает русло реки. Сделать его можно из дерева, жести и даже из картона, но во всех случаях обязательно хорошо прокрасить масляной или эмалевой краской. Если решили делать из жести (рис. 12), заготовьте полоску размером 45 X 300 мм и прочертите по длине две линии на расстоянии 10 мм от краев. По намеченным линиям загните края в одну сторону под прямым углом. Получится неглубокий желобок.

      Теперь установите его на подставку. Подложите один конец жолоба под колесо, а второй конец поднимите на такую высоту, чтобы между лопатками и дном жолоба был промежуток не больше 1-2 мм. В этом положении прибейте жолоб к деревянному брусочку, а брусочек к подставке. Дно жолоба должно быть близко к лопаткам колеса, чтобы даже небольшая струя воды приводила колесо в движение.

      Вал должен легко вращаться, стойки не должны сжимать его, трение должно быть небольшое. Лопатки не должны задевать за дно и края жолоба.

      Теперь попробуйте работу модели. После испытания хорошо протрите или просушите и окрасьте масляной или эмалевой краской. Пока модель будет сохнуть, попробуйте сделать передачу на модель какой-либо установки (точила, мотальной машины), которую пристройте потом к модели подливного колеса.

            НАЛИВНЫЕ КОЛЕСА

            Наливное колесо — это второй двигатель, заменивший силу человека. По устройству он похож на подливное колесо, только вместо лопаток у него ящики — ковши (рис. 13).

      Такое колесо ставится не там, где имеется быстрое течение, а там, где уровень воды можно поднять.

      Река перегораживается плотиной. Вода задерживается плотиной, уровень воды поднимается. За плотиной, обычно у края ее, устанавливается наливное колесо. Сбоку колеса на берегу строится здание мельницы.

      Вода подводится к колесу сверху по особому жолобу (лотку). Стекая, вода наполняет верхний ковш.

      Наполненный водою ковш становится тяжелее, опускается вниз, и колесо немного поворачивается.

      На место опустившегося ковша становится следующий пустой ковш.

      Он тоже наполняется водой и опускается. На его место подходит третий, потом четвертый и т. д.

      Когда наполненные ковши доходят донизу, вода из них выливается, и кверху они поднимаются пустыми. Вверху снова наполняются водой, опускаются,

      снова выливается вода, и они поднимаются опять пустыми. Так без конца, пока будет течь вода. В таком колесе вода вращает его своей тяжестью и отчасти ударом, если падает в ковши с высоты. Так как вода подводится сверху и наливается в ковши, колесо называется наливным или верхнебойным.

      Наливное колесо значительно выгоднее подливного: в нем лучше используется сила воды. Ведь нижнебойное колесо толкают лишь те струи, которые захватывают его лопатки. А сколько воды проносится в стороне от лопаток и ниже них! Эта вода уже не отдает своей силы колесу. В наливном колесе иначе. Правда, и здесь часть воды разбрызгивается при ударе о стенки ковшей, часть воды переливается через ковши, наконец, часть воды выливается из ковшей, когда они еще не дошли донизу. Но все же наливное колесо использует энергию воды в 2,5 раза лучше, чем подливное.

      Наливное колесо изобретено значительно позднее подливного. Оно появилось в Европе всего лишь пятьсот лет тому назад.

      В XVIII веке появился третий тип водяного колеса — среднебойное (рис. 14).

      Это то же самое верхнебойное колесо, но оно иначе установлено: правая сторона стала левой, левая стала правой. В среднебойном колесе вода подводится к ковшам на высоте вала. Среднебойные колеса устанавливаются там, где высоко поднять уровень воды невозможно.

      С первой половины XVIII века стали уже научно подходить к разработке водяных колес. Появились металлические конструкции.

      Водяные двигатели — водяные колеса — получили широкое применение в промышленности, особенно в текстильной.

      В настоящее время для промышленности они слишком слабы.

      Интересно было бы сделать и самому испробовать работу подливного колеса. Еще интереснее сделать наливное колесо. Летом на ручье можно устроить множество сооружений. К сожалению, не везде это доступно: не везде можно встретить мелкий ручей, не везде можно создать искусственный ручей. Поэтому построим сначала модель, которая будет работать в домашних условиях.

      Такая модель показана на рис. 15: А — ковши, Б — остов колеса, В — вал, Г — подставка, Д — резервуар для запаса воды, Е — труба (или жолоб), направляющая воду на колесо, Ж — резервуар для отработавшей воды.

      Для изготовления модели потребуются примерно те же материалы и инструменты, что и для подливного колеса.

            ХОД РАБОТЫ

      Колесо. Изготовим сначала остбв колеса. Для него нужен кружок точно таких размеров, как и для подливного колеса, с отверстием для вала. Из центра прочертите на обеих сторонах кружка окружности радиусом в 15 мм (рис. 16).

      Изготовление деревянного верхнебойного колеса.

      Затем разметьте обод колеса на двенадцать равных частей. На разметках сделайте ножом косые надрезы во всю ширину обода, глубиной в 1-2 мм.

      Ковши, как и лопатки подливного колеса, выгните из жести от консервных банок. Вырежьте двенадцать полосок размером 20 X 60 мм. Каждую полоску разметьте по длине на три равные части по 20 мм и изогните их в буквы П (рис. 17).

      Теперь вставляйте загнутые полоски в надрезы колеса и прибивайте каждую полоску пока одним гвоздиком.

      Нижние уголки полосок должны доходить на обеих сторонах до начерченной окружности; тогда все ковши будут иметь одинаковый наклон (рис. 15). Чтобы ковши сидели прочно, нужно каждый из них прибить двумя гвоздиками хотя бы с одной стороны. Лучше сделать так: первый ковш прибить двумя гвоздиками с левой стороны, второй ковш с правой, третий опять с левой и так до конца.

      Подставка. Для изготовления подставки нужно иметь дощечку 100 X 200 мм, толщиной в 15 мм и две стойки. Стойки можно сделать из жести от консервных банок, по тем же размерам, как и для подливного колеса (рис. 8).

      Когда обе стойки готовы, прибейте их к дощечке одну против другой на расстоянии 80 мм от конца.

      Теперь установите колесо в стойках и закрепите вал, загнув концы стоек или навернув проволочные муфты.

      Резервуар для воды. В модели имеются два резервуара: один для запаса воды (Д) и второй для отработавшей воды (Ж). Резервуар для запаса воды легче всего сделать из консервной банки высотой в 100- — 140 мм. Можно использовать и другие банки: от красок, от кофе, если они не текут. Выбрав банку, хорошо вымойте ее и выправьте бока. Сбоку проделайте два отверстия диаметром 10 мм: одно отверстие у самого дна банки — для выпуска воды на среднебойное колесо, второе отверстие на высоте 45 — 50 мм от дна — для выпуска воды на верхнебой-ное колесо. В оба отверстия вставьте стеклянные трубочки. По ним вода потечет из резервуара на колесо. Стеклянные трубочки должны иметь отверстия не меньше 8 мм. Если стеклянных трубок нет, сделайте трубки из жести. Вырежьте полоску жести шириной около 30 мм и согните ее на круглой палочке или на толстом гвозде. Длина трубочек должна быть 80 и 30 мм. Укрепить стеклянные трубки в отверстиях банки можно при помощи широких резиновых колечек, отрезанных от резиновой трубки.

      Если резиновое колечко плотно сидит на стеклянной трубке и отверстие в банке сделано таким, что стеклянная трубка с резиновым колечком входит в него с трудом, стеклянная трубка будет прочно держаться в отверстии банки. Если резиновой трубки нет, ее можно заменить полоской материи шириной 10 мм. Обмотайте конец трубки тремя-четырьмя слоями материи и вставьте его в отверстие банки. Чтобы вода не просачивалась и трубка сидела прочно, залейте место соединения с обеих сторон сургучом или обмажьте замазкой. Жестяные трубочки лучше всего припаять. Верхняя трубка должна выступать из резервуара на 60 — 70 мм, а нижняя — на 15 — 20 мм. Закрывать трубки можно какими-нибудь пробками.

      Сделайте подставку для резервуара. Она должна быть такой высоты, чтобы дно резервуара приходилось как раз на высоте вала колеса. Сделать подставку можно из бруска 60 X 60 Х60 мм или из отдельных дощечек 60 X 60 мм. Подставку резервуара прибейте на свободном конце подставки колеса.

      Резервуар для стока отработавшей воды можно сделать из дерева или жести, но можно и здесь использовать консервную банку. Удобнее всего будет прямоугольная длинная банка. Высота и ширина могут быть любые, лишь бы она устанавливалась под колесом между стойками. На передней стороне ее, у самого дна, проделайте отверстие в 10 — 15 мм для выпуска воды. В отверстие вставьте согнутый из жести желобок или трубочку.

      Теперь попробуйте работу модели. Заткните пробками отверстия трубок и налейте в резервуар воду.

      Откройте верхнюю трубку. У нас работает наливное колесо — верхнебойное. Когда вода перестанет вытекать из резервуара, переставьте колесо: пррвый конец вала вставьте в левую стойку, а левый конец — в правую. Откройте нижнюю трубку. Колесо заработает, как среднебойное.

      Отрегулируйте установку резервуара и трубок так, чтобы вся вытекающая из них вода попадала в ковши колеса. Хорошо просушите модель и окрасьте ее эмалевой краской. Внутреннюю поверхность резервуара и ковшей окрасьте не таким цветом, как наружный, а более светлым.

      На стр. 20, 23 и 25 показаны разные конструкции деревянных водяных колес. Их тоже нетрудно сделать самому. По фото вполне понятно их устройство, а размеры можете брать любые.

            ВОДЯНЫЕ ТУРБИНЫ

            Водяные колеса имеют очень много недостатков. В мороз они покрываются льдом и поэтому зимой работать не могут. Их нельзя поставить там, где вода падает с очень большой высоты. Они медленно вращаются. Самые лучшие колеса используют не больше трех четвертей энергии падения воды. Водяные колеса не могут дать большую мощность. Добиться большой мощности от водяных колес нельзя потому, что приходится делать их огромного диаметра. Обычно диаметр водяного колеса не превышает 5-6 м. При таких размерах водяное колесо обладает мощностью в 20 — 30 лошадиных сил. Водяное колесо мощностью в 100 лошадиных сил — это очень редкий гигант. Одно колесо «сверхгигант» сохранилось и до нашего времени в Шотландии, на острове Мэн: колесо развивает мощность в 200 лошадиных сил и делает один оборот в минуту; оно сделано из железа, диаметр его — 22 м, а ширина лопаток — почти 2 м (рис. 18).

      В середине прошлого века были изобретены более совершенные водяные двигатели. В отличие от водяных колес они стали называться турбинами. Слово «турбина» — латинское и в переводе на русский язык означает «волчок». Первые турбины действительно напоминали игрушку волчок. Все они имели вертикальный вал и вращались значительно быстрее водяных колес. В настоящее время встречаются турбины и с горизонтальным валом.

      Водяные турбины значительно лучше используют энергию воды — почти всю ее. Они дают такую скорость вращения, которая позволяет прямо на валу турбины, без всяких передач, укреплять насосы, электрические генераторы и другие машины. Турбина гораздо меньше водяного колеса и может развить мощность в сотни и тысячи лошадиных сил. Мощность ее зависит от количества и высоты падающей воды. Каждая турбина Днепрогэса имеет мощность в 90 000 лошадиных сил. Посмотрите на рис. 19. Там нарисовано сверхгигантское колесо острова Мэн рядом с турбиной Днепрогэса. Турбина рядом с колесом, как собака около слона, а сильна она, как 450 гигантских колес. Выходит, что одна собака работает за 450 слонов. Таких турбин на Днепрогэсе девять.

      В настоящее время есть водяные турбины различных систем и различной мощности. Все они устанавливаются не открыто, а заключаются в кожуха. Вода подводится к ним по специальным трубам. Для получения большого напора воды устраиваются огромные плотины.

      Чтобы понять устройство и работу турбины, посмотрите на рис. 20. Там показан упрощенный разрез турбины Жонваля, изобретенной во Франции в 1841 году.

      Буквой А обозначена труба, через которую к турбине подводится вода. Б — неподвижное колесо, установленное в нижней части трубы, В — наклонные каналы в неподвижном колесе. Через них протекает вода. Они дают ей определенное направление. Г — подвижное колесо. Вода, вытекая из неподвижного колеса, попадает на лопатки подвижного колеса и вращает его. Одновременно с колесом вращается вал Д, на котором укреплено колесо. Движение вала передается машинам.

      Рис. 21. Поперечный разрез Днепровской гидрометрической станции.

      Вода в турбине падает не на часть лопаток, не на часть колеса, как это было у водяных колес, а сразу на все лопатки колеса турбины. Турбина закрыта кожухом. Вода уже не разбрызгивается и не проходит мимо. Она вся идет через турбину.

      Вот почему энергия воды в турбине используется почти полностью: Сейчас чаще всего строят турбины по типу, предложенному американцем Френсисом.

      Он изобрел ее в 1849 году. Такие турбины установлены на большинстве наших гидроэлектрических станций — Волховской, Днепрогэсе (рис. 21). Турбина Френсиса, так же как и Жонваля, состоит из подвижной части и неподвижной. Но неподвижная часть с направляющими лопатками находится не сверху, как у Жонваля, а окружает подвижную часть кольцом (рис. 22). Это неподвижное колесо называется направляющим, а помещающееся внутри него подвижное колесо называется рабочим. Рабочее колесо состоит из длинных одинаково изогнутых лопаток. Вода подводится к турбине как. будто по огромной улитке (рис. 23). В центре улитки стоит турбина. К улитке, которую называют спиральной камерой, вода подводится по напорной трубе. На Днепрогэсе эти трубы огромных размеров. Внутренний диаметр трубы — 7 м 62 см. Труба такая большая, что пять человек должны встать друг другу на плечи, чтобы достать до «потолка» трубы. Да что люди! В трубе можно поместить рельсы и пустить два поезда рядом.

            ТУРБИНА ЖОНВАЛЯ

            Сделать модель турбины системы Френсиса трудно. Трудно изготовить лопатки рабочего колеса, так как они сложно изогнуты. Но мы можем сделать модель турбины типа Жонваля. Чтобы можно было наблюдать за работой турбины, сделаем часть кожуха стеклянной. Такая модель показана на рис. 24.

      В ней А — напорная труба, Б — направляющее колесо, В — рабочее колесо, Г — вал рабочего колеса, Д — кожух (стеклянный цилиндр), Е — резервуар для стока воды.

      Для изготовления модели нужно уметь паять.

            ХОД РАБОТЫ

      Начать работу нужно с заготовки стеклянного цилиндра для кожуха. В нем будут помещаться колеса турбины; поэтому величина их зависит от внутреннего диаметра цилиндра. Когда подберете стеклянный цилиндр, можно приступить к изготовлению рабочего и направляющего колес. Затем можно изготовить напорную трубу, резервуар для стока отработавшей воды и подставку, на которой будет укреплена модель. Когда заготовите все части, соберите модель и отрегулируйте работу. Затем окрасьте эмалевой краской.

      Стеклянный цилиндр. Стеклянный цилиндр можно изготовить из чайного стакана или из бутылки светлого стекла. Высота цилиндра должна быть не меньше 60 мм. У чайного стакана придется обрезать дно, а у бутылки — дно и горлышко. Способов резки бутылки есть несколько. Наиболее простой — это обрезка бечевкой. Этот способ дает и самые лучшие результаты — ровные края обреза. Делается это так. На бутылке нужно наметить карандашом линию обреза или процарапать ее напильником. По обе стороны черты бутылку туго обертывают двумя полосками бумаги или тонкого картона. Между полосками (по линии обреза) должен остаться промежуток в 3-4 мм. Один конец прочной бечевки длиной в 2 — 2,5 метра привязывается к ручке двери, водопроводному крану или еще к чему-либо. Второй конец бечевки перекидывается вокруг бутылки (между полосками бумаги) и обвязывается вокруг талии. Затем нужно взять бутылку обеими руками и двигать вперед и назад. Стекло будет натираться бечевкой и разогреваться (рис. 25).

      Когда почувствуете запах гари (от бечевки), быстро скиньте бечевку и опустите бутылку в холодную воду. Ведро холодной воды нужно приготовить заранее и держать поближе. Если есть водопровод, можно воспользоваться струей воды из крана, который также лучше открыть заранее. Как только вода попадет на разогретое стекло, бутылка лопнет. Иногда края цилиндра получаются не вполне ровными. Выступающие неровности нетрудно подровнять плоским напильником. Во время работы напильник нужно смачивать водой, а еще лучше — скипидаром.

      Чтобы сделать края цилиндра гладкими, их можно отшлифовать наждачной бумагой.

      Положите на стол четверть или восьмушку листа наждачной бумаги и водите по ней краями цилиндра.

      Когда цилиндр будет готов, нужно измерить его внутренний диаметр. Возьмите линейку с миллиметровыми делениями и поставьте конец ее на внутренний край цилиндра. Не отнимая конца линейки от края цилиндра, двигайте другой конец линейки вправо и влево. В это время следите, какое самое большое деление на линейке будет доходить до противоположной стороны цилиндра. Это и будет его диаметр. Отрезанный от бутылки цилиндр в нашей модели имеет такие размеры: высота — 60 мм, внутренний диаметр — 70 мм.

      Рабочее колесо. Рабочее колесо модели состоит из колеса с лопатками и вала. Диаметр колеса должен быть на 4-5 мм меньше внутреннего диаметра цилиндра, чтобы колесо во время вращения не задевало за стенки. Колесо сделайте из жести от консервных банок. Начертите на жести окружность радиусом в 33 мм и разделите ее на двенадцать равных частей. Можно разделить и на десять — пятнадцать частей, но делить на двенадцать гораздо проще: делим сначала на шесть частей (откладывая по окружности радиус), а затем каждую часть делим пополам. Из того же центра прочертите вторую окружность — малую — радиусом в 7 мм (рис. 26). Полученные двенадцать делений большой окружности прочертите до малой. По большой окружности вырежьте кружок и надрежьте его по намеченным линиям до малой окружности.

      Получилось как бы двенадцать лепестков. Это будущие лопатки подвижного колеса.

      Выгните каждую лопатку так, чтобы получилось колесо, показанное на рис. 27.

      Заготовьте вал. Лучше всего сделать его из вязальной спицы, но можно и из железной проволоки толщиной в 3 — 3,5 мм, лишь бы она была прямой. Длина вала должна быть 300 мм. Заострите один конец вала напильником и зачистите шкуркой. Проделайте в центре колеса отверстие с таким расчетом, чтобы вал туго входил в него, и припаяйте колесо к валу на расстоянии 50 мм от острого конца. Вал должен стоять точно под прямым углом к колесу.

      Направляющее колесо. Диаметр направляющего колеса должен быть примерно равен внутреннему диаметру стеклянного цилиндра. Можно сделать направляющее колесо чуть меньшего диаметра. В нашей модели радиус направляющего колеса взят в 34 мм. Заготовьте жесть от консервной банки и начертите на ней окружность радиусом 34 мм; разделите ее на двенадцать равных частей. Из того же центра начертите малую окружность радиусом 7 мм. Вырежьте кружок по большой окружности и надрежьте его до малой, как и в рабочем колесе. Выгните лопатки, но так, чтобы Рис. 27 они были направлены в обратную сторону по сравнению с рабочим колесом (рис. 28). В центре проделайте отверстие с таким расчетом, чтобы вал свободно проходил в него. Направляющее колесо готово (рис. 29).

      Напорная труба. Напорная труба модели входит в стеклянный цилиндр. Значит, ее размеры зависят от размеров стеклянного цилиндра. Измерьте полоской бумаги внутреннюю окружность стеклянного цилиндра (в нашей модели длина окружности цилиндра — 219 мм). Вырежьте из консервной банки пластинку размером 150 X 225 мм и согните из нее трубу высотой в 150 мм (рис. 30). Пластинка взята не 219 мм, а 225 мм для того, чтобы иметь запас на шов. Труба должна входить в стеклянный цилиндр поплотнее. Чтобы добиться этого, нужно примерить трубу сначала без шва и заметить, сколько пустить на шов. Труба должна входить в стеклянный цилиндр не глубже чем на 10 мм. Чтобы она не опускалась ниже, на ней нужно сделать упор. Согните из мягкой железной проволоки толщиной в 1 — 1,5 мм кольцо и припаяйте его к трубе на расстоянии 10 мм от конца. Это низ напорной трубы. На верхнем конце трубы нужно сделать подшипник для вала. Вырежьте из консервной банки полоску жести размером 30 X 70 мм и припаяйте ее сверху трубы поперек отверстия. В средине полоски проделайте отверстие для вала. Отверстие должно быть точно в центре трубы. Найти центр можно при помощи бумажного кружка, как описывалось р„с. 2в при изготовлении водяных колес.

      Вместо припаянной сверху полоски, на трубу можно сделать крышку. Иногда крышку удается подобрать готовой — от банок гуталина или крема. На крышке легче установить передачу движения от вала турбины. Но в этом случае придется сбоку напорной трубы сделать жолоб для подачи воды в трубу.

      Теперь нужно укрепить внизу трубы направляющее колесо.

      Разделите край трубы по окружности на двенадцать равных частей. На отметках сделайте ножницами надрезы глубиной 2-3 мм.

      В надрезы вставьте концы лопастей направляющего колеса и припаяйте их (рис. 31).

      Резервуар для стока воды. Резервуар для стока воды можно сделать из дерева или из жести. Он может быть квадратным или круглым, высотой в 60 — 80 мм. Можно использовать большую консервную банку. Если будете делать резервуар из жести, вырежьте полосу 80 X 400 мм. Согните ее в цилиндр и вставьте в него дно. Если не умеете вставлять жестяное дно, сделайте деревянное. В этом случае резервуар проще сделать квадратной формы.

      Сбоку, у самого дна резервуара, проделайте отверстие диаметром в 15 — 20 мм и укрепите в нем трубку или жолоб для выпуска воды. Хорошенько прокрасьте резервуар внутри и снаружи эмалевой краской.

      Подставка. Рабочее колесо модели помещается в кожухе. Нам нужно укрепить нижний конец вала рабочего колеса и стеклянный цилиндр над резервуаром для стока воды, — нужна подставка. Сначала укрепим цилиндр. Измерьте длину наружной окружности цилиндра. Вырежьте из жести от консервной банки полоску шириной в 20 мм, а длиной на 10 мм больше длины окружности цилиндра, — запас взят на шов. Прочертите в длину полоски посредине прямую зинию и с одного края вырежьте зубцы (рис. 32). Согните полоску в кольцо с таким расчетом, чтобы стеклянный цилиндр плотно входил в него. Шов хорошо пропаяйте. Вставьте в кольцо стеклянный цилиндр и загните все зубцы внутрь цилиндра. Получится жестяной ободок (рис. 33).

      Его нужно укрепить над резервуаром для стока воды. Вырежьте из жести полоску 30 X 250 мм. Длину можно взять больше и меньше. На полоске прочертите в длину две линии, отступя на 5 мм от краев. Положите полоску на брусок и по намеченным линиям загните края в одну сторону под прямым углом, чтобы в разрезе получилась буква П (рис. 34). Найдите на полоске середину. Отступив от середины по 10 мм в обе стороны, укрепите под ней согнутую из жести скобочку (рис. 35).

      Эта скобка будет служить подпятником вала. Сделать ее нужно из полоски жести 20 X 80 мм. Отмерьте от центра полоски по 35 мм и в этих местах надрежьте края.

      Согните ее слегка в местах надрезов.

      На полоску поставьте заготовленный ободок и припаяйте его (рис. 36).

      Согнутые концы полоски — это стойки. Их нужно припаять или приклепать к стенкам резервуара для стока воды.

      Теперь в полоске, к которой припаян жестяной ободок, найдите середину, центр. В центре проделайте отверстие для вала.

            СБОРКА МОДЕЛИ

      Вставьте стеклянный цилиндр в жестяной ободок. В цилиндр вставьте рабочее колесо. Нижний конец вала должен пройти в отверстие стойки и упереться в подпятник. Верхний конец вала пропустите сквозь отверстие направляющего колеса и поставьте напорную трубу турбины (рис. 24).

      Отрегулируйте модель. Вал должен вращаться легко. Лопатки рабочего колеса при вращении не должны задевать ни за стенки кожуха, ни за лопатки направляющего колеса. Промежуток между колесами должен быть не больше 2-3 мм.

      Когда все будет в порядке, влейте кружку воды в напорную трубу. Сквозь стеклянные стенки кожуха видно, как идет вода по направляющему колесу, как вода падает на лопатки рабочего колеса и приводит его в движение. Уменьшая и увеличивая струю воды, можно наблюдать, как изменяется работа турбины.

            ОТДЕЛКА МОДЕЛИ

      После испытания модели ее нужно насухо вытереть и окрасить. Наружные части окрасьте в черный цвет, внутренние — в белый или голубой. Чтобы яснее выделялись колеса — рабочее и направляющее, — окрасьте рабочее колесо в красный цвет, а направляющее — в какой-нибудь другой. Перед окраской все неровности и шероховатости сгладьте сначала напильником, а потом наждачной бумагой.

            МОДЕЛЬ ВОДЯНОЙ ТУРБИНЫ ИЗ БУТЫЛКИ

            На рис. 37 показана модель турбины из бутылки. Она сделана почти так же, как и турбина Жонваля, только немного изменена фигура лопаток колес. Сделать ее, пожалуй, еще проще, чем первую модель. При изготовлении ее можно обойтись без пайки.

      Кожух и напорная труба. В этой турбине и напорная труба и кожух — стеклянные. Сделаны они из бутылки светлого стекла. Отрежьте дно и горлышко бутылки так, чтобы получился цилиндр высотою 70 — 80 мм и воронка (рис. 38). Подровняйте края напильником и отшлифуйте их шкуркой.

      Выберите круглое полено по внутреннему диаметру бутылки (у нас 60 мм) и отпилите от него кружок толщиной 20 мм. В центре кружка проделайте отверстие диаметром 5 мм. Отступив на 5 мм от края этого отверстия, сделайте второе такого диаметра, чтобы в него вошло горлышко бутылки. Вставьте кружок в цилиндр, а воронку в большое отверстие кружка. Кожух и напорная труба готовы (рис. 39).

      Рабочее и направляющее колеса. Диаметр направляющего рис. 39. колеса должен быть равен внутреннему диаметру стеклянного цилиндра, а диаметр рабочего колеса — на 3-4 мм меньше. Сделайте сначала рабочее колесо (рис. 40 и 41). В центр его впаяйте вязальную спицу так, чтобы один конец ее выступал на 90 мм. Этот конец будет нижним концом вала рабочего колеса, а длинный конец спицы — верхним концом вала.

      Изогните лопатки колеса так, чтобы они получились по отношению к валу наклонными и выпуклые края их были бы обращены вверх. Если припаять колесо к валу не сможете, его можно укрепить иначе. Прибейте рабочее колесо к торцу деревянной палочки толщиной 10 — 12 мм, длиной 15 — 20 мм. Центр колеса должен совпадать с серединой палочки. Прибить нужно двумя очень тонкими гвоздиками, иначе палочка может расколоться. Вставьте в отверстие колеса конец вязальной спицы и пробейте ее насквозь до нужной длины.

      Колесо достаточно прочно скреплено с валом.

      Диаметр направляющего колеса равен внутреннему диаметру стеклянного цилиндра (рис. 42 и 43). Это колесо изготовляется так же, как и рабочее, только лопатки изгибаются в противоположную сторону.

      В центре направляющего колеса проделайте отверстие такой величины, чтобы в нем свободно вращался вал. Готовое колесо вставьте в цилиндр примерно до середины. Установите колесо так, чтобы все лопатки были на одной высоте. Чтобы колесо прочно держалось на одном месте, залейте концы лопаток сургучом или воском.

      Резервуар для стока воды сделайте так же, как и для турбины Жонвадя (рис. 44). Сбоку резервуара припаяйте или прикрепите тонкой проволокой полоску жести 15 X 60 мм. Это будет стойка нижнего конца вала. В полоске проделайте круглое отверстие на расстоянии 35 — 40 мм от края банки.

      Подставка. Заготовьте дощечку толщиной 15 мм, шириной 100 мм и длиной 140 — 160 мм. К одной из кромок дощечки прибейте деревянную планку толщиной 10 мм, шириной 20 — 30 мм и длиной 300 мм. Согните из миллиметровой проволоки крючок и вбейте его в планку на расстоянии 60 мм от доски (рис. 45). Вырежьте из жести две полоски 20 X 220 мм. На концах полосок проделайте отверстия и прибейте полоски к планке. Одну прибейте на расстоянии 60 мм от доски, а вторую — на расстоянии 130 мм от доски. К свободным концам полосок привяжите бечевки или проволочные крючки. Этими жестяными полосками кожух будет прикрепляться к подставке, а на крючок станет край кожуха.

            СБОРКА

      Все части модели показаны на рис. 46.

      Поставьте резервуар для стока воды на доску подставки. Вставьте нижний конец вала в отверстие стойки резервуара. Сквозь отверстие направляющего колеса пропустите верхний конец вала. Установите кожух на крючке и закрепите его жестяными полосками. Верхнее отверстие кожуха закройте деревянным

      кружком. В кружок вставьте воронку. Модель собрана.

      Отрегулируйте вращение рабочего колеса и закрепите на подставке резервуар для стока воды. Можете пробовать работу модели.

            ТУРБИНА ПЕЛЬТОНА

      Горные реки текут очень быстро. Вода в них падает с большой высоты, иногда с 1000 м и больше. На таких реках нельзя ставить турбины системы Френсиса, такие, как на Волховской станции, Днепрогэсе и других гидростанциях. Турбина Френсиса рассчитана на большое количество воды, но такой, которая падает с высоты не больше 50 м. На горных реках устанавливаются турбины, изобретенные Пельтоном.

      Турбина Пельтона напоминает подливное колесо, но только все оно металлическое, и лопатки у него особой формы. Они похожи на две ложки, сложенные вместе (рис. 47).

      На колеса устанавливают 20 — 30 лопаток. Вода к турбине подводится по трубе. На конце трубы насажен наконечник, называемый соплом. Он похож на наконечник рукава пожарной трубы. Вы видели, с какой силой бьет вода из наконечника (брандспойта) пожарной трубы? И с огромной силой вода бьет из сопл

      по лопаткам колеса турбины 11ельтона. Она заставляет его быстро вращаться — колесо де.тает 400 — 600 оборотов в минуту. Есть турбины Пельтона, которые делают 1 (Ю0 оборотов в минуту и больше (рис. 48).

      Отработавшая вода стекает в отводную трубу. Колесо и одно или несколько сопл прикрываются сверху кожухом — чугунной или железной крышкой.

      В нашем Союзе турбинами Пельтона оборудована электростанция Гизелдон, на Северном Кавказе. Станция построена на реке Гизелдон, в Доргавском ущелье, в 30 км от г. Орджоникидзе. Это одна из самых высоконапорных электростанций СССР. Высота падения воды достигает 400 и. Станция оборудована тремя турбинами Пельтона, по 10 000 лошадиных сил каждая.

      Если дома есть водопровод, можно сделать небольшую модель турбины Пельтона. Она будет давать такую большую мощность, что ее вал можно соединить с валом небольшой динамомашины и получить действующую модель гидроэлектрической станции. На рис. 49 показана наша модель турбины Пельтона.

      Буквой А в ней обозначено рабочее колесо, буквой Б — лопатки его, В — вал колеса, Г — стойка вала, Д — кожух, Е — сопла, Ж — резервуар для стока воды.

            ХОД РАБОТЫ

      Рабочее колесо модели состоит из остова, лопаток и вала. Остов колеса сделан из фанерных кружков, лопатки — из жести, вал — из толстого гвоздя.

      Сначала сделайте остов колеса. Возьмите трехслойную фанеру толщиной 3-4 мм и вырежьте из нее четыре кружка: два кружка диаметром 80 мм и два кружка диаметром 60 мм. Один из кружков диаметром 80 ми разделите на двенадцать равных частей. Проведите линии от центра кружка по всем отметкам на окружности. Большие кружки сложите так, чтобы центры совпали, и слегка сбейте их двумя-тремя гвоздиками.

      Заготовьте лопатки. Вырежьте из жести двенадцать полосок 30 X 50 мм. В каждой полоске вырежьте два уголка, как показано на рис. 50, и согните полоски пополам.

      Между сбитыми кружками заложите согнутые полоски и прибейте каждую двумя маленькими гвоздиками. Полоски нужно закладывать так, чтобы согнутые края их шли по продолжению прямых линий, начерченных на кружках (рис. 51).

      С обеих сторон больших кружков приложите меньшие и сбейте все вместе. Толстый гвоздь длиной в 120 мм вбейте в центр кружков. Концы жестяных пластинок изогните, как показано на рис. 52.

      Резервуар для стока воды сделайте в виде ящика. Заготовьте доску толщиной 15 мм, шириной 60 им и длиной 650 мм. Отпилите от нее две дощечки длиной по 240 Мм и две дощечки длиной по 80 мм. Сбейте из них ящик. Дно ящика сделайте из фанеры или жести. Перед тем, как будете забивать дно, проделайте на одной узкой стенке ящика отверстие 20 X 40 мм. В это отверстие вставьте согнутый из жести жолоб для выпуска воды (рис. 53).

      Выстрогайте еще две планки толщиной 10 мм, шириной 30 мм, длиной 80 мм и вырежьте две жестяные полоски: одну 30 X 40 мм и другую 30 X 60 мм. Жестяные полоски прибейте к планкам так, чтобы на одной планке торчал конец пластинки длиной в 20 мм, а на другой — длиной в 40 мм. В полосках сделайте отверстия на одной высоте с таким расчетом, чтобы вал рабочего колеса свободно вращался в них. Получились стойки для вала рабочего колеса (рис. 54).

      Установите стойки внутри резервуара для стока воды, на самой середине длинных боковых стенок, и прибейте их. Отверстия в стойках должны приходиться точно одно против другого. Установите рабочее колесо в стойках, отрегулируйте и закрепите вал подпятником и муфтой, чтобы во время вращения он не сдвигался.

      Кожух. Остов кожуха деревянный. В передней части его вставлено оконное стекло, чтобы можно было видеть колесо турбины во время работы. Верх и боковые стенки кожуха обиты картоном. Их можно обить тонкой фанерой или жестью.

      Доску толщиной 15 мм, шириной 100 мм и длиной 240 мм разметьте и опилите, как показано на рис. 55.

      В углах А и Б (рис. 56) выпилите гнезда 15 X 15 мм. В средине доски пропилите щель 10 X 40 мм. Это задняя стенка кожуха.

      Заготовьте четыре бруска 15X15 мм, длиной 105 мм и дощечку толщиной 15 мм, шириной 100 мм, длиной 90 мм. Бруски вставьте в гнезда доски, сделанной по рис. 56, а стомиллиметровую дощечку прибейте сверху. Свободные концы брусков и дощечки соедините деревянными планками толщиной 5 мм и шириной 10 мм (рис. 57).

      Из картона или из жести вырежьте полосу 110 X 360 им и обейте ею бока и верх кожуха. Вырежьте еще ободок шириной 15 им для передней стенки, прибейте его к кожуху и вставьте оконное стекло.

      Напорная труба и сопла модели сделаны из резиновых и стеклянных трубок. Можно сделать их из металлических трубок, но это значительно труднее. Нужны две резиновые трубки диаметром 5 мм, длиной 100 мм и четыре стеклянные трубки с диаметром отверстия 5 им. Длина их по 60 мм. У двух стеклянных трубок один конец должен быть оттянут. С обеих сторон резиновых трубок вставьте стеклянные так, чтобы одни концы резиновых трубок имели оттянутые стеклянные.

      Сбоку кожуха проделайте отверстия и вставьте в них стеклянные трубки с оттянутыми концами (рис. 49). При закрытом кожухе трубки должны приходиться как раз против среднего острого ребра лопаток, но не задевать за них. Концы других стеклянных трубок

      свяжите вместе и наденьте на них резиновую трубку диаметром 10 мм и длиной 300 мм.

      Место соединения трубок прочно свяжите нитками и залейте сургучом или варом, чтобы не проходила вода (рис. 58). Установите кожух над колесом и испробуйте работу модели. В ней вода должна бить из двух трубок сразу. Чтобы кожух прочно держался на резервуаре, укрепите его угольниками и крючками.

      Если модель турбины будет медленно вращать динамомашину, придется или увеличить напор воды, или построить турбину больших размеров.

                  ВЕТРЯНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

            Когда и кто первый построил ветряной двигатель, точно не известно. В Египте еще и сейчас можно встретить остатки старинных вегряйных мельниц. Ученые считают, что египетские мельницы были построены больше двух тысяч лет назад. В Европе ветряные мельницы появились в XII веке.

      На рис. 59 показана очень старая ветряная мельница. Она называется немецкой или «козловой». Крылья ее укреплены на деревянном домике, в котором установлены мельничные жернова. Домик стоит на подставке — козлах, поэтому и вся мельница называется козло-зой. На козлах мельницу можно повернуть в любую сторону и поставить крылья против ветра Если крылья не будут поставлены против ветра, они не будут вращаться. Крылья прочно скреплены с валом и повернуты все в одну сторону. Ветер давит на крылья, сталкивает их со своего пути и заставляет вращаться вал. Вместе с крыльями вращается вал. От вала при помощи передачи получают движение рабочие установки: мельничные жернова, песты-толкачи и др.

      Крылья ветряка устроены так (рис. 60). На вал насажены крестообразно брусья а. Они называются махами. К махам прикреплены небольшие поперечные бруски б — иглицы.

      С одной стороны маха иглицы выдаются на одну четверть своей длины, а с другой стороны — на три четверти.

      Концы иглиц скреплены рамкой в — «обвязкой».

      Короткие концы иглиц обшиты дощечками, а длинные концы — щитами из дранок или рамками с натянутой парусиной.

      При сильном ветре часть дранок снимается. Этим уменьшается поверхность крыла.

      В бурю мельница поворачивается так. чтобы крылья стояли ребрами к ветру.

      Ветряная мельница немецкого типа встречается и теперь почти во всех странах. У нас на Украине часто можно встретить шести- и даже восьмикрылую мельницу немецкого типа.

      Небольшие модели ветряных мельниц нетрудно сделать самому.

      Их крылья будут вертеться на ветру, совсем как настоящие.

      На рис. 61 показана модель ветряка немецкого типа.

            ХОД РАБОТЫ

      Вал. Вырежьте брусок размером 15 X 15 X 90 мм. Проделайте в нем насквозь два отверстия диаметром 5-6 мм. Это можно сделать так. Положите брусок на стол, отметьте от конца 10 мм и в этом месте просверлите или прожгите отверстие насквозь. Поверните брусок на другую сторону, отмерьте от того же конца 15 мм и проделайте второе отверстие. В эти отверстия будут вставлены махи крыльев; поэтому их нужно сделать, под прямым углом друг к другу. На другом конце бруска найдите на торце центр. Весь брусок до второго отверстия закруглите. Вал должен получиться диаметром 10 мм (рис. 62).

      Крылья. Выстрогайте две палочки размером 5 X 5 X 360 мм. Вставьте их в отверстия вала так, чтобы с обеих сторон палочки выступали одинаково (рис. 63). Эти палочки-махи должны прочно сидеть в отверстиях.

      Теперь сделайте самые крылья.

      Вырежьте из картона полоску размером 50 X 150 мм. На узкой стороне отметьте по 7 мм с обеих сторон.

      Отметки соедините прямыми линиями с противоположными углами (рис. 64) и по этим линиям обрежьте картон. Получилась лопасть одного крыла.

      Положите ее на лист картона и

      обведите карандашом. Когда вырежете, получите вторую лопасть. Так же сделайте еще две лопасти. На рис. 64 внизу показано место прикрепления лопастей к махам. Края полосок надрежьте поперек до махов, на расстоянии 20 мм надрез от надреза. Надрезы одной стороны должны быть между надрезами другой стороны. Надрезанные лопасти привяжите суровой ниткой к махам. Узкие части лопастей должны быть слева от маха. Когда привяжете все лопасти, изогните слегка их широкие части все в одну сторону. Ближе к валу изгиб должен быть больше, дальше от вала — меньше. Вал с крыльями показан на рис. 65.

      Г о л о в к а. Вал с крыльями устанавливается на так называемой головке ветродвигателя. Вырежьте дощечку размером 10 X 60 X 60 мм. Разметьте ее, как показано на рис. 66, и просверлите два отверстия диаметром 8 — 10 мм. Два маленьких бруска, один размером 10 X 15 X 40 мм и второй 10 X 25 X 40 мм, прибейте сверху дощечки. Из жести вырежьте полоску 10 X 40 мм и прибейте ее посредине меньшего бруска с внутренней стороны. На высоте 6 — 8 мм над бруском проткните в полоске отверстие диаметром 1,5 мм.

      Остов. Остов — это башня, на которой укрепляется головка ветродвигателя с валом и крыльями. В остове внизу помещается мельница, толчея, маслобойки, насосы. В нашей модели остов самый простой. Сколачивается он из дощечки размером 15 X 100 >^100 мм и четырех планок 5 X 10 X 180 мм. В дощечке найдите центр и просверлите отверстие диаметром 10 мм. С боков дощечки прибейте около углов концы планок. Другие концы планок прибейте к дощечке головки ветродвигателя (рис. 67).

      Нужны еще две круглые палочки длиной 80 мм и 120 мм. Меньшую палочку вставьте наглухо в отверстие нижней доски остова. Она будет осью, на которой остов можно поворачивать. Вторую палочку прибейте к той же доске сбоку. Она будет поворотным брусом — рычагом. Прибить ее нужно прочно на той стороне, где на головке помещается брусок с жестяной полоской.

      Подкосы. На подкосах (козлах) устанавливается остов ветряка. Они должны быть устойчивыми. Для верхней площадки козел нужна дощечка размером 10 X 30 X 30 мм. Найдите центр ее и просверлите отверстие диаметром 8 мм (рис. 68).

      Четыре планки размером 5 X 10 X 100 мм прибейте концами сбоку этой дощечки. Выпилите еще две планки 10 X 30 X 180 мм и сбейте их накрест (рис. 69).

      Две планки 10 х 30 X 75 ми прибейте снизу верхней планки крестовины, чтобы она хорошо стояла на столе. В центре крестовины просверлите отверстие диаметром 8 мм и прибейте к ней концы планок верхней площадки так, чтобы отверстия в дощечке и крестовине приходились точно одно над другим (рис. 70).

      Передача и рабочая установка. Вращение крыльев и вала нашей модели передается толчее. Передача — канатная (рис. 71).

      Все части толчеи показаны на рис. 72. Прежде всего нужно сделать стойки для вала толчеи. Вырежьте два бруска А размером 15 X 15 X 80 им и отметьте на них середину. Из жести вырежьте две полоски размером 10 X 40 мм и прибейте их к середине брусков. Вставьте бруски между планками остова на высоте 60 мм от основания и прочно укрепите их. Жестяные полоски должны быть изнутри. Они будут стойками вала толчеи. Проделайте в них отверстия диаметром 1,5 — 2 мм, точно одно против другого. Из фанеры выпилите кружок диаметром 20 — 30 мм и два кружка диаметром на 5 мм больше. Большие кружки можно вырезать из картона. Сложите кружки так, чтобы центры их совпали, и сбейте или склейте вместе. Это шкив Б для канатной передачи. Круглая палочка диаметром 10 мм и длиной 35 мм будет валом. На расстоянии 5 мм от конца вала врежьте один зуб (кулачок) длиной в 5 мм. Второй зуб врежьте с противоположной стороны на расстоянии 10 мм от конца вала. Вместо деревянных зубьев можно вбить гвозди. На другой конец вала прибейте шкив. В центре шкива и в центре свободной стороны вала вбейте по гвоздю без шляпок. Вал установите на стойках. Концы жестяных стоек загните вниз: они не дадут валу болтаться из стороны в сторону.

      Для пестов-толкачей нужны два бруска В размером 10 X 10 X 110 мм и две полоски жести размером ? х 20 мм. Жестяные полоски лишите под прямым тлом и прибейте к брускам на расстоянии 75 мм от одного конца. Для установки толкачей в модели нужно сделать ящик. Две планки Г 10 X 30 X 50 мм поставьте рядом, с промежутком в 11-12 мм. Сверху наложите и прибейте две планки Д размером 5X10X35 мм. Этот «ящик» установите на доске остова под валом толчеи. Вставьте толкачи и отрегулируйте так, чтобы вал при вращении задевал зубьями за жестяные полости толкачей и поднимал то один, то другой.

            СБОРКА

      У нас готовы отдельно крылья с валом, остов с ;олчеей и козлы. Нужно все собрать.

      Вал с крыльями положите на стойки головки ветродвигателя. В отверстие жестяной полоски стойки вставьте гвоздь и вбейте его в центр вала крыльев. Конец жестяной полоски загните вниз. Чтобы вал ле сваливался в стороны, забейте в переднюю стойку два гвоздя: один с одной стороны вала, второй с другой стороны.

      Остов мельницы установите на козлы. Соедините шкив вала толчеи с валом крыльев тонкой резинкой или ниткой. Модель готова, и ее можно испытать на ветру.

            ВЕТРЯК ГОЛЛАНДСКОЮ ТИПА

            В середине XVI века в Европе появился другой тип ветряной мельницы — голландский (рис. 73). От ветряка немецкого тина она отличается гем, что v нее поворачивается только верхняя часть — шатер; остов мельницы — ее корпус — остается все время неподвижным. Поэтому голландская ветряная мельница называется также шатровой.

      Еще среди рисунков знаменитого итальянского художника и ученого Леонардо да-Винчи, жившего больше четырехсот пятидесяти лет тому назад, имеется проект ветряной мельницы с поворачивающейся верхушкой.

      На рис. 74 показан разрез ветряной мельницы голландского типа. Крылья приводят в движение вал В. Вместе с валом вращается зубчатое колесо 31. Это колесо вращает второе зубчатое колесо 3. На нижнем конце вала второго колеса укреплен жернов-«бегун» Ж. Под этим жерновом установлен второй, неподвижный, — «лежняк» ЖЛ. Зерно насыпается в ковш К. Из ковша оно просыпается в центральное отверстие жернова-бегуна, попадает между жерновами и перетирается в муку. Мука по жолобу поступает на сита или прямо в мешки. Для установки крыльев против ветра шатер поворачивается с помощью поворотного бруса Б. На рис. 75 показана модель ветряной мельницы голландского типа. Ее сделать проще, чем немецкий ветряк.

            ХОД РАБОТЫ

      Вал и крылья голландского ветряка делаются точно так же, как для немецкого. Только на свободном конце вала нужно сделать зубчатое колесо для передачи вращения жернову. Зубьев нужно вставить восемь штук. Они нарезаются из спичек (рис. 76).

      Головка этого ветродвигателя делается тех же размеров, что и немецкого, только вместо двух отверстий сверлится одно в центре (рис. 77).

      Для бруса, поворачивающего головку по на прав лению ветра, вырежьте две планки 5 X 10 X 70 мм и брусок 15 X 15 X 160 мм. Отмерьте от одно-

      го конца бруска 30 мм и остальную часть обстрогайте, чтобы она была круглой. Квадратную сторону бруска положите между заготовленными планками и сколотите. Другие концы планок прибейте к бруску головки с жестяной стойкой (рис. 78).

      Остов тоже изготовляется тех же размеров, что и для немецкого ветряка. Разница только в верхней дощечке: там сверху прибивалась головка, а здесь специальная дощечка 10 X 40 X 40 мм (рис. 79).

      Передача. Вращение крыльев и вала этой модели передается жернову. На валу крыльев имеется шестеренка. Нужно сделать вторую такую же для вала с жерновом. Жернов — кружок диаметром 40 мм. Диаметр вала — 10 мм, длина — 200 мм. Готовый вал показан на рис. 80. Как собрать весь ветряк, видно на рис. 75.

            АМЕРИКАНСКИЙ ВЕТРЯК

            Ветряные двигатели немецкого и голландского типа очень несовершенны. С ними куда больше хлопот, чем с водяными двигателями. Человек должен сам устанавливать их крылья в рабочее положение и выводить их из-под удара ветра, когда он становится очень сильным. Ведь ветер непостоянен: он дует то с одной, то с другой стороны, ослабевает, мгновенно разражается бурей. Человеку приходится все время следить за ветром.

      Немецкий и голландский ветродвигатели очень громоздки. Они сделаны целиком из дерева, поэтому трение вращающихся частей очень велико. Ветряки могут работать только при определенной силе ветра. Лучше всего для них ветер средней силы, дующий со скоростью 7-8 и в секунду. Слишком сильный ветер опасен: он может сломать крылья. Ветер, который проходит меньше 4 м в секунду, слаб: он не может привести их в движение. Но зато эти ветряки очень просты.

      Сооружение их не требует большого уменья.

      Всего лишь пятьдесят лет тому назад в Америке был изобретен ветряк, который сам, автоматически, устанавливается против ветра и автоматически выключается, если ветер становится очень сильным. Он работает и при легком ветре, скорость которого 2 м в секунду. Ветряк называется многолопастным (рис. 81). Главная часть его — ветряное колесо — имеет много крыльев-лопастей. Число лопастей бывает не меньше 18. Сзади ветряного колеса на головке ветродвигателя установлен руль, похожий на плоскую лопату. Руль устанавливает ветряное колесо против ветра. Головка ветродвигателя, как и в ветряке голландского типа, поворачивается во все стороны. Сбоку ветряного колеса на головке имеется еще маленький щит, тоже как плоская лопата. Щит оберегает колесо от сильного ветра. Это тот же руль, но только меньшего размера. При слабом и среднем ветре работает большой руль и устанавливает колесо против ветра. Если ветер усиливается и угрожает поломкой, маленький щит автоматически выводит колесо из-под ударов ветра. В бурю ветряное колесо поворачивается ребром к-ветру, колесо, щит и руль складываются, как листы книги, и ветродвигатель останавливается. Когда ветер стихает, особая пружина или груз возвращают установку в прежнее рабочее положение. Благодаря такому устройству ветряное колесо вращается равномерно, несмотря на изменение силы ветра. Это очень важно. Ведь машины, которые ветряк приводит в движение, не могут работать рывками: то быстрее, то медленнее.

      Многолопастный ветряк американского типа весь металлический — штампованный. Имеется несколько конструкций: «Эклипс», «Самсон», «Аэромотор» и др. Устройство всех их почти одинаковое. У нас много ветряков американского типа установлено на нефтяных промыслах для выкачивания насосами нефти из скважин, в совхозах и колхозах для водоснабжения, орошения и осушения местности. В городах Орле и Ташкенте имеются уже заводы, которые ежегодно выпускают несколько тысяч ветряков американского типа. На рис. 82 показана модель многолопастного ветряка.

            ХОД РАБОТЫ

      Ветряное к о л ес о можно сделать из тонкой жести или из английского картона. Можно взять две почтовые открытки, склеенные вдвое. Но самое прочное колесо получится из жести. Вырежьте из большой консервной банки квадрат 130 X 130 мм, найдите центр его и четко обозначьте. Из центра прочертите четыре окружности: первую радиусом 10 мм, вторую радиусом 25 мм, третью радиусом 45 мм и четвертую радиусом 60 мм (рис. 83). Большую окружность разделите на 18 равных частей. От отметок проведите к центру прямые линии до пересечения с самой маленькой окруж ностью. Вырежьте кружок по большой окружности и надрежьте по линиям. Получится 18 лепестков — будущие лопасти ветряного колеса. Часть жести между первой и второй окружностями вырежьте, как показано на рис. 84. Сделайте это осторожно, не спеша, чтобы не отрезать лопасти совсем. В отверстия, вырезанные между лопастями, будет проходить ветер, который дует в середину колеса. Если этих отверстий не сделать, ветер будет давить на колесо и тормозить вращение.

      В середине лопастей, на третьей окружности, проколите отверстия тонким шилом. Все лопасти поверните наискось слева направо и слегка выгните. Наклон всех лопастей должен быть совершенно одинаковый. Чтобы лопасти не разгибались в работе, согните в кольцо кусок тонкой проволоки длиной в 300 мм и вставьте в отверстия лопастей (рис. 85).

      Теперь нужно изготовить вал и укрепить его в центре колеса.

      Если модель не будет разборной, конец вала можно просто припаять. Наша модель сделана разборной. Ветряное колесо надевается на вал и снимается. Сделано это так. На задней стороне колеса, в средине, прибит деревянный брусок размером 15 X 15 X 20 мм. В центре бруска сделано отверстие такого диаметра, в которое с большим трением входит конец вала. Отверстие в бруске должно точно совпадать с центром колеса.

      Для вала возьмите печную проволоку диаметром 1 — 1,5 мм, длиной 80 мм. Отступив на 45 мм от одного конца, согните на ней колено глубиной 5 мм и шириной 8 — 10 мм. Второй конец проволоки загните колечком (рис. 86).

      Руль. Вырежьте из картона полоску размером 50 X X 80 мм. Разметьте ее, как показано на рис. 87, и вырежьте. Печную проволоку длиной 160 мм согните посредине и заострите концы напильником. Привяжите середину проволоки к рулю фис. 88).

      Головка ветродвигателя. Заготовьте дощечку 10X40X40 мм и брусок 10Х15Х X 40 .им. В дощечке найдите центр и просверлите отверстие диаметром 5-6 мм. — Около одной кромки дощечки прибейте брусок (рис. 89). Из жести от консервной банки вырежьте две полоски: 10 X 40 и 10 X 30 мм. Более длинную полоску прибейте посредине бруска с внутренней стороны. Вторую полоску прибейте к кромке основной дощечки напротив первой. -)ти жестяные полоски будут стойками вала. Проделайте в них на высоте 20 мм от низа дощечки отверстия такого диаметра, чтобы вал свободно вращался в них.

      Башня. Нужны две дощечки: одна 10 X 30 X X 30 мм, другая 15 X X 100 XI00 мм и четыре планки 5X10X360 мм. На обеих дощечках найдите центры. В центре меньшей дощечки сделайте отверстие диаметром 5 мм (рис. 90). Одни концы планок прибейте к кромкам меньшей дощечки, а другие концы — к кромкам другой дощечки. Сначала прибейте концы планок одним гвоздем, затем установите башню так, чтобы верхняя дощечка стояла прямо и чтобы все четыре планки шли от нее с одинаковым наклоном, и сколотите башню окончательно. Сделайте в планках по четыре ^отверстия и переплетите тонкой бечевкой, как показано на рисунке.

      Передача. Вращение ветряного колеса и вала модели передается вниз, насосу. На главном валу у нас уже есть колено. Нужно сделать еще шатун и шток. Из кусочка проволоки выгните цифру 8. На конце проволоки длиной 320 мм сделайте колечко. Сцепите эго колечко с петлей заготовленной восьмерки (рис. 91). Из тонкой жести или бумаги сверните трубочку диаметром 10 мм, длиной 60 — 70 мм. Эта трубочка изображает в модели насос.

      Укрепите ее на самой средине нижней доски башни.

      Рис. 90.

            Если сделать модель раза в три-четыре больше, можно сделать и действующий водяной насос с поршнем и трубами.

      Сборка. Поставьте головку ветродвигателя на вышку и скрепите их гнездом от радиоприемника или штепсельной розетки (рис. 92). Если гнезда нет, согните вместо него жестяную трубочку.

      Головка не только должна прочно держаться на башне, но и легко поворачиваться на ней. Прежде чем закрепить трубочку или гнездо, нужно добиться, чтобы головка при вращении ни за что Рис. 92. не задевала.

      В стойки головки вставьте коленчатый вал с шатуном. Шток пропустите через отверстие гнезда и нижний конец опустите в трубку — насос. На конце вала укрепите ветряное колесо. Сзади ветряного колеса на головке ветродвигателя установите руль. Стоит теперь дунуть на ветряное колесо, и оно начнет вращаться.

            ВЕТРОДВИГАТЕЛИ КАРУСЕЛЬНОГО ТИПА

            Ветряки карусельного типа появились недавно. Они называют так потому, что очень похожи на

      карусели. Главный вал у них помещен отвесно. Ветряных двигателей карусельного типа имеется очень много конструкций. Все они очень просты и не нуждаются в установке по ветру. Самый простой ветродвигатель карусельного типа — системы Нухова (рис. 93). Его ветряное колесо состоит из четырех рам, переплетенных проволокой и покрытых парусиновой занавесью. Рамы прикреплены к главному валу крестообразно, под прямым углом, друг к другу. Парусиновая занавесь находится с правой стороны рам„и прикреплена только верхней кромкой. Чтобы парусина была всегда натянута, в нижние кромки продеты железные пруты. Когда дует ветер, он прижимает парусину на левой раме, а на правой раме приподнимает. Две другие рамы в это время стоят к ветру ребрами. Работает левая рама с прижатой парусиной. Под давлением ветра она сдвигается, поворачивает вал и сама с ним поворачивается. На ее место переходит соседняя рама. Теперь ветер прижимает парусину на этой раме и § также толкает ее. Вал поворачивается еще на чет-верть оборота. В это время

      первая рама переходит вправо-от вала. Она движется навстречу ветру, ветер поднимает парусину и проходит сквозь раму. Ветряк продолжает вращаться. Значит, каждая рама работает только тогда, когда находится в левой части ветряка. Когда рама переходит в правую часть, она не только не работает, но даже тормозит ветряк. Поэтому ветряки карусельного тина не могут быть большой мощности.

      На рис. 94 показана модель рамочного ветряка системы Нухова.

            ХОД РАБОТЫ

      Вал. Вырежьте деревянный брусок размером 15 X 15 X НО мм и сделайте в нем четыре отверстия диаметром по 6 мм. Сначала сделайте два отверстия насквозь, на одной стороне бруска, отступив от концов по 25 мм. Затем поверните брусок другой стороной и сделайте еще два отверстия под прямым углом к первым и тоже насквозь. Эти отверстия должны быть на расстоянии одно 20 мм, а другое 30 мм от концов. На торце одного конца бруска найдите середину и вбейте гвоздь без шляпки или проволоку дли ной 60 мм (рис. 95).

      Ветряное колесо нашей модели имеет четыре крыла. Крылья сделаны из полосок картона. Сначала нужно сделать рамки. Выстрогайте 4 палочки размером 5 X 5 X 300 мм. Вставьте их в отверстие вала так, чтобы со всех сторон выдавались концы одинаковой длины. Палочки должны прочно держаться в отверстиях. Концы их соедините тонкой проволокой или суровой ниткой (рис. 96). Из картона вырежьте 20 полосок размером 25 X Х50 мм. Наклейте их по 5 штук на полоску материи шириной 10 — 15 мм. Приклеивать нужно узкими кромками и не вплотную одну полоску к другой, а с промежутками в 2-3 мм (рис. 97). Когда клей подсохнет, прибейте или привяжите материю к верхним брускам рамок. На всех рамках полоски должны откидываться в одну сторону (рис. 98).

      Подставку можно сделать любой формы. В нашей модели она сделана в виде арочного перекрытия. Возьмите дощечку размером 15 X 100X 200 мм и две планки размером 10 X 30 X 70 мм. Найдите на дощечке центр и проделайте отверстие диаметром 10 мм. К торцевым кромкам дощечки прибейте посредине планки одну против другой (рис. 99).

      Сделайте еще одну планку 10 X 30 X 70 мм. Найдите и в ней центр и проделайте отверстие диаметром 6 — 8 мм. Вырежьте из жести квадратик 20 X 20 мм и прибейте его двумя гвоздиками к планке над отверстием. В центре квадратика сделайте отверстие такой величины, чтобы в нем свободно вращался гвоздь, вбитый в конец вала.

      Четыре планки 5X10X150 мм прибейте по обе стороны планки с жестяным квадратиком и соберите все, как показано на рис. 99.

      Передача. Крылья нашей модели приводят в движение жернов. Сделайте сначала жернов-лежняк. Этот жернов — просто палочка с круглой фанеркой на конце (рис. 100). Готовый жернов вставьте в отверстие доски подставки. Вырежьте из фанеры еще один кружок и прикрепите его проволочками к палочке толщиной 15 мм. Это вал с жерновом-бегуном (рис. 101). В нижний конец палочки вбейте проволочную ось.

      Сборка. Установите в центре жернова-лежняка конец вала, на котором укреплен жернов-бегун. Про деньте конец гвоздя, которым оканчивается вал ветряного колеса, в отверстие стойки и вбейте его в вал жернова-бегуна.

      Теперь отрегулируйте модель и испытайте, как она работает.

      На рис. 102 показана еще одна интересная модель: карусельный ветродвигатель конструкции Чебышева. Этот ветродвигатель работает при самом слабом ветре. Сделать его можете без всякого описания. Просто рассмотрите фото и сами рассчитайте размеры всех частей.

            ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ САВОНИУСА

            В 1925 году финский инженер Савониус сконструировал ветряной двигатель карусельного типа, который вращается в три раза быстрее всех других двигателей такого же типа. Он назвал его вингротором, что означает в переводе: «быстро вращающееся крыло». Конструкция вингротора очень простая (рис. 103).

      Его ветряное колесо состоит из двух полуцилиндров, концы которых прикреплены к кругам. Круги надеты на вал. Полуцилиндры установлены рядом, но раздвинуты в стороны. За выпуклым краем одного полуцилиндра выступает вогнутая поверхность другого. Ветер сильнее давит на вогнутую поверхность, чем на выпуклую, и заставляет полуцилиндры вращаться. Интересно, что в вингроторе Савониуса одновременно работают обе лопасти. На рис. 104 показан поперечный разрез ветряного колеса вингротора. Жирными линиями обозначены лопасти-полуцилиндры. Стрелки показывают направление ветра. Ветер дует слева, давит на вогнутую лопасть, скользит по ней и давит изнутри выпуклой лопасти. Давление ветра заставляет лопасти непрерывно поворачиваться, и ветряк работает.

      Ветряное колесо можно сделать из тонкой жести или из гибкого картона. Чтобы картонные полуцилиндры не изменяли форму, их нужно прокрасить с обеих сторон эмалевой краской. В нашей модели ветряное колесо сделано из тонкой жести от консервных банок. Крути, к которым прикреплены полуцилиндры, сделаны из фанеры.

      Вырежьте из фанеры толщиной 4-5 мм два кружка диаметром по 50 мм. Оба кружка разрежьте пополам. Из фанеры толщиной 2-3 мм вырежьте еще два кружка диаметром по 70 мм. На этих кружках прочертите на одной стороне диаметры. На каждый большой кружок наложите два полукруга, как показано на рис. 105, и прибейте их.

      Из жести вырежьте две полоски 76 X 120 мм. Согните их на круглой палке или на круглом железном стержне диаметром 50 мм, чтобы получились полуцилиндры высотой в 120 мм. Эти полуцилиндры прибейте к полукругам.

      Для вала возьмите прямую проволоку диаметром 2-3 мм и длиной 380 мм и оба конца ее заострите напильником. В центрах кружков ветряного колеса проткните небольшие отверстия и вставьте вал. Ветряное колесо должно прочно сидеть на валу.

      Башня для вингротора изготовляется точно так же, как и для многолопастного ветряка американского типа. Только для нижней площадки башни возьмите другую доску: 15 X 100 X 200 мм. Разметьте ее поперек пополам и найдите середину одной половины доски. Точно над этой отметкой должен получиться центр верхней площадки (рис. 106).

      Нужно еще сделать подшипник для нижнего конца вала. Выгните его из полоски жести размером 10X30 мм. На одном конце полоски сделайте отверстие по толщине вала. Другой конец прибейте к подставке так, чтобы после того, как изогнете полоску, отверстие в ней получилось точно над центром, отмеченным на подставке.

      Передача. В нашей модели сила ветра используется для работы насоса. Устройство передачи ясно видно на рис. 107.

      Заготовьте две планки 5 X 10 X 50 мм. К одному концу их прибейте жестяные полоски 10 X 30 мм. В полосках сделайте на одной н той же высоте отверстия диаметром 1 — 1,5 мм.

      Эти планки с жестяными полосками прибейте к доске основания напротив башни, на расстоянии 20 мм от краев доски. Выгните из проволоки коленчатый вал. На кусочке проволоки длиной 40 мм согните колечко и наденьте на колено вала. Из круглой палочки диаметром 10 лги сделайте шкив с неглубоким желобком посредине. Наденьте шкив на коленчатый вал. Под шатуном укрепите трубку «насоса». Шкив с желобком нужно сделать и для главного вала.

ВОДЯНЫЕ ДВИГАТЕЛИ, ВЕТРЯНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

В XI, XII и XIII вв. Запад узнал свою первую революцию в механике. Что означает эта революция? Будем понимать под нею совокупность изменений, какие повлекло за собой умножение числа водяных и ветряных мельниц. Эти «первичные двигатели», несомненно, весьма скромны по мощности: от 2 до 5 лошадиных сил на водяное колесо⁷², иногда 5 и самое большее 10 лошадиных сил для крыльев ветряной мельницы. Но в экономике, плохо обеспеченной энергией, они представляли значительный прирост мощности и сыграли определенную роль в первом экономическом подъеме Европы.

Водяная мельница, более древняя, имела намного большее значение, чем ветряная. Она не зависит от непостоянства ветра, а использует воду, в общем менее капризную. Она была более широко распространена в силу своей древности, большого числа рек и речек, водохранилищ, отводных каналов, водоводов, которые могли заставить вращаться колесо с лопастями или плицами. Не будем забывать и прямое использование течения судами-мельницами — на Сене в Париже, на Гаронне в Тулузе и т. д. Не стоит забывать также и о силе прилива и отлива, которую нередко использовали как в мусульманских странах так и в странах Запада, даже там, где приливы и отливы незначительны. В венецианской лагуне у французского путешественника в 1533 г. вызвала восторг единственная водяная мельница, увиденная на острове Мурано, которую приводил в движение «напор морской воды, когда море прибывает или убывает»⁷³.

Первая водяная мельница была с горизонтальным колесом, своего рода простейшей турбиной; иногда ее называли греческой (ибо она появилась в античной Греции) или скандинавской (так как она долго сохранялась в Скандинавии). С тем же успехом можно было говорить о китайской, корсиканской, бразильской, японской, фарерской или среднеазиатской, потому что в них водяное колесо вращалось иной раз до XVIII, а то и до XX в. в горизонтальной плоскости, развивая при этом минимальную мощность, которая позволяет медленно вращать мельничный жернов. Ничего нет удивительного, что такие примитивные колеса встречались в Чехии еще в XV в. или около 1850 г — в Румынии. Возле Берхтесгадена мельницы этого типа с горизонтальным колесом с лопастями функционировали почти до 1920 г.

«Гениальным» решением стал поворот колеса в вертикальную плоскость, осуществленный римскими инженерами в I в. до н. э. Движение, передаваемое зубчатой передачей, затем становится горизонтальным при окончательном вращении жернова, который к тому же будет вращаться впятеро быстрее приводного колеса; бывали и передачи с понижением числа оборотов. Такие первые двигатели отнюдь не всегда бывали примитивными. В Барбегале, около Арля, археологи обнаружили великолепное римское сооружение: акведук с «искусственным напором воды» длиной более 10 км, а в конце его — 18 поставленных одно за другим колес, настоящие последовательно включенные двигатели.

Тем не менее применение таких позднеримских устройств было ограничено несколькими пунктами Империи, и использовались они единственно для размола хлеба. Зато революция ХII-ХIII вв. не только умножила число водяных колес, она распространила их применение на другие области. Цистерцианцы распространили эти колеса одновременно со своими кузницами

Любопытное изображение мельницы с горизонтальным водяным колесом, относящееся к сравнительно позднему времени (1430 г.). Но речь идет о мельнице в Чехии, где долго удерживалась горизонтальная схема. См. иллюстрацию к французской библии, воспроизведенную в томе III настоящей работы (глава 5), где колесо уже вертикальное.

по Франции, Англии, Дании. Прошли века — и в Европе от Атлантики до Московского государства уже не было деревни, которая не имела бы собственного мельника и водяного колеса, вращаемого потоком, а то и наливного.

Применение водяного колеса сделалось многообразным; оно приводило в движение толчеи для руд, тяжелые качающиеся молоты, которыми ковали железо, огромные била сукновален, мехи металлургических печей, а также насосы, точила, дубильные мельницы и, наконец, последнее новшество — мельницы бумажные. Прибавим к этому механические пилы, которые появляются с XIII в., как доказывает это сделанный около 1235 г. чертеж такого любопытного «инженера», каким был Виллар де Оннекур. С необычайным расцветом горного дела в XV в. самые лучшие мельницы стали работать на рудниках: лебедки с реверсом для подъема бадей с рудой, мощные машины для вен-

Механизм водяной мельницы (1607 г.): превосходное изображение превращения движения колеса в вертикальной плоскости в горизонтальное вращение жернова (к этому времени такое открытие насчитывало уже несколько столетий). Из книги: Zonca V. Novo teatro di machine. (Фото Национальной библиотеки.)

тиляции штолен или для откачки воды нориями (непрерывной цепью с черпаками) и даже всасывающими и нагнетательными насосами, установки для забивки свай, где рычаги давали возможность приводить в движение уже сложные механизмы, которые почти такими же сохранятся до XVIII в., даже позднее. Эти великолепные механизмы (их огромные приводные колеса порой достигали 10 м в диаметре) можно видеть на очень хороших иллюстрациях к [трактату] «О горном деле и металлургии, в 12 книгах» («De re metallica») Георга Агриколы (Базель, 1556 г.), который обобщает предшествующие труды, представляя их читателю.

В пильных станах, в билах сукновален, в молотах и мехах металлургических печей проблема заключалась в том, чтобы преобразовать движение вращательное в прямолинейное, переменное по направлению; это делалось возможным благодаря применению кулачковых валов. По поводу необходимых зубчатых передач можно написать целую книгу (и она пишется). Удивительно в наших глазах то, что дерево позволяло осуществлять самые сложные решения. Это, однако, отнюдь не означает, что такие шедевры механики были привычным зрелищем для современников. Если им приходилось с ними встречаться, они поражались и восхищались, даже в позднейшие времена.

Когда в 1603 г. Бартелеми Жоли, направляясь в Женеву, пересекал Юру, он заметил у истока Силанского озера в долине Нейроль такие мельницы, которые обрабатывали «сосновую и еловую древесину, каковую спускают сверху, с крутых гор; славное устройство, при котором от одного колеса, вращаемого водою, происходит множество движений снизу вверх, и наоборот [это движение пилы], а бревно продвигается под пилу по мере того, как она работает… и следующее дерево сменяет его с такой упорядоченностью, как если бы все сие делалось человеческими руками»⁷⁴. Вполне очевидно, что зрелище было все же необычное, заслуживавшее упоминания в путевых записках.

Мельница, однако, сделалась универсальным устройством, так что сила рек, использовалась она полностью или нет, была необходима повсеместно и настоятельно. «Промышленные» города (а какой город в те времена не был таким?) приспосабливались к течению рек, приближались к ним, обуздывали текущую воду, принимая вид городов наполовину венецианских, во всяком случае на протяжении трех или четырех характерных улиц. Таков типичный случай Труа; в Бар-ле-Дюке все еще существует его улица Дубильщиков на отведенном рукаве реки. «Сукновал» Шалон сделал то же самое с Марной (на которой есть мост, называемый мостом Пяти мельниц), а Реймс — с рекой Вель, Кольмар — с Илем, Тулуза — с Гаронной, на которой уже очень давно и очень долго существовала флотилия «плавучих мельниц», читай: лодок с водяными колесами, вращаемыми течением. Так же поступала Прага, расположенная на нескольких излучинах Влтавы. Нюрнберг усилиями Пегница вращал свои многочисленные колеса внутри городских стен и по всем прилегающим деревням (из них 180 еще работали в 1900 г.). В Париже и вокруг Парижа подспорьем служили десятка два ветряных мельниц; но даже предположив, что они ни на один-единственный день в году не останавливались бы из-за безветрия, все они, вместе взятые, не дали бы и двадцатой доли той муки, которую потребляли парижские булочники. Вдоль Сены, Уазы, Марны и малых рек, вроде Ивет и Бьевр (на которой в 1667 г. обосновалась королевская гобеленовая мануфактура), работало 1200 водяных мельниц, большая часть которых предназначалась для помола зерна. Действительно, у малых рек, вытекающих из источника, есть то преимущество, что зимой их очень редко сковывает лед.

Был ли такой «захват» мельниц городами в целом вторым этапом в их использовании? В своей еще не изданной диссертации Робер Филипп показал предшествующую фазу — первоначальное распространение мельниц, располагавшихся (сообразно законам, диктуемым используемой водой) в сельской местности, возле деревень, где таким образом утвердился, и на века, источник энергии. Мельница, предназначенная прежде всего для размола зерна, была тогда важнейшим орудием домениального хозяйства. Именно сеньер решал ее построить, покупал жернова, предоставлял дерево и камень; вклад крестьян заключался в труде. Домениальное хозяйство представляло ряд самодовлеющих базовых единиц. Но товарное хозяйство, концентрировавшее и перераспределявшее товары, работало на город и заканчивалось городом, и именно оно навяжет свою систему, наложив ее на предшествовавшую, и создаст новую плотность размещения мельниц, отвечающую его многочисленным потребностям ⁷⁵.

Наконец, мельница была своего рода стандартной мерой энергетической оснащенности доиндустриальной Европы. Оцените мимоходом замечание вестфальца Кемпфера, врача-путешественника, который, пристав в 1690 г. к маленькому острову в Сиамском заливе и желая дать представление о стоке реки, говорит: она достаточно полноводна чтобы вращать три мельницы⁷⁶. В конце XVIII в. в Галиции, ставшей австрийской, статистика дает на 2 тыс. кв. лье и на 2 млн. жителей цифру 5243 водяных мельницы (и лишь 12 ветряных). Цифра, на первый взгляд, чрезмерная, но в 1086 г. «Книга Страшного суда» («Domesday Book») отмечала и 5624 мельницы всего на 3 тыс. общин к югу от рек Северн и Трент⁷⁷. И достаточно присмотреться внимательно к бесчисленным небольшим колесам, видимым на стольких картинках, рисунках, планах городов, чтобы понять, сколь они были всеобщим явлением. Во всяком случае, если в других местностях соотношение между водяными мельницами и численностью населения было такое же, как в Польше, их должно было бы насчитываться накануне промышленного переворота 60 тыс. во Франции ⁷⁸ и примерно 500–600 тыс. в Европе.

Ласло Маккаи в детальной и, на мой взгляд, такой же блестящей статье, как и классическая работа Марка Блока о водяной мельнице, примерно подтверждает эти цифры: «…от 500 до 600 тыс. мельниц, что равно 1,5–3 млн. лошадиных сил (HP)». Эти подсчеты делались на основе арендных договоров с учетом размеров колес (от 2 до 3 м в диаметре), количества лопастей и плиц на них (в среднем около 20), количества получаемой в час муки (порядка 20 кг на постав), числа колес на каждой мельнице (одно-два или более) и путем сравнения восточно- и западноевропейских мельниц, в общем аналогичных, по крайней мере что касается зерновых мельниц; причем принимается почти постоянное соотношение между водяными мельницами и численностью населения (в среднем на основании точно известных случаев 1 к 29). Так как число мельниц или величина приводных колес возрастали в таком же темпе, в каком росло население, между XII и XVIII вв. энергетическая оснащенность должна была бы возрасти вдвое. В принципе каждая деревня имела собственную мельницу. Там, где такая мельница не могла быть повсеместной из-за отсутствия ветра и достаточно мощных водяных потоков (как на Венгерской равнине), подспорьем служила мельница с конным и даже с ручным приводом ⁷⁹.

Ветряная мельница появилась намного позже водяного колеса. До недавнего времени ее считали «уроженкой» Китая; более вероятно, что она пришла с нагорий Ирана или из Тибета.)

В Иране, по-видимому, с VII в. н. э. и уж наверняка в IX в. мельницы вращались, приводимые в движение парусами, установленными вертикально на колесе, которое само двигалось в горизонтальной плоскости. Движение этого колеса, передаваемое на центральную ось, приводило во вращение жернов для размола зерна. Что могло быть проще: не было нужды ориен-

Ветряная мельница. Деревянная скамья XIV в. Музей Клюни. (Фото Ж. Рубье.)

тировать мельницу, она всегда находилась в воздушном потоке. И еще одно преимущество: связь между движением ветряка и вращением жернова не требовала никаких зубчатых передаточных устройств. В самом деле, в случае мельницы для зерна проблема всегда заключалась в том, чтобы привести в движение жернов, вращающийся в горизонтальной плоскости — mola versatilis — и раздавливающий зерно на расположенном под ним неподвижном (лежачем) жернове. По-видимому, от мусульман такие мельницы распространились в Китае и в Средиземноморье. Ветряные мельницы как будто имелись в Таррагоне, на северной границе мусульманской Испании, с X в.⁸⁰ Мы, однако, не знаем, как они вращались.

Ибо, в отличие от того, что произошло в Китае, где мельница на протяжении столетий будет вращаться в горизонтальной плоскости, великим событием на Западе стало превращение ветряка в колесо, установленное вертикально, наподобие того, как случилось это с водяными мельницами. Инженеры утверждают, что модификация была гениальной, так как мощность резко увеличилась. Именно такая мельница нового образца, сама по себе крупное изобретение, распространилась в христианском мире.

Арльские статуты фиксируют ее наличие в XII в. В это же самое время она встречается в Англии и во Фландрии. В XIII в.

Машины и зубчатые передачи из дерева.

Это огромное колесо горизонтального ворота было клеткой, которую приводили в движение помещавшиеся внутри нее три человека.

Мюнхен. Немецкий музей, собрание фотоматериалов.

ее приняла вся Франция. В XIV в. ветряная мельница уже есть в Польше и даже в Московском государстве, попав туда через Германию. Небольшая деталь: как утверждают, крестоносцы не обнаружили в Сирии ветряных мельниц, они принесли их туда⁸¹. Случаев разрыва во времени много, но в целом Северная Европа в этом отношении опередила Южную. Так, скажем, в определенные области Испании, в частности в Ламанчу, ветряная мельница придет поздно, так что, как убеждает нас историк, испуг Дон Кихота был вполне естественным: для него эти большие чудовища были чем-то небывалым. В Италии было не так: в Дантовом «Аде» (1319 г.) Сатана простирает свои огромные руки, «как мельница вдали крылами бьет» («come un molin che il vento gira»)⁸².

Ветряная мельница, более дорогая в эксплуатации, чем ее родственница, требовала больших расходов при равной работе, в частности на помол зерна. Но ее использовали и по-иному. Огромная роль этих мельниц (Wipmolen) в Нидерландах с XV в. (и еще более — после 1600 г.) заключалась в приведении в движение бесконечных цепей с черпаками, которые собирали грунтовые воды и сбрасывали их в каналы⁸³. Таким образом, они станут одним из орудий терпеливого отвоевывания нидерландских земель под защитой дамб, прикрывающих от моря и от тех озер, что образовались на слишком долго разрабатываемых в прошлом торфяниках. И еще одна причина того, чтобы Голландии стать родиной ветряной мельницы: страна лежит в центре обширного пространства с постоянными западными ветрами, дующими с Атлантики в направлении Балтийского моря.

Первоначально всю мельницу поворачивали вокруг ее оси, чтобы сориентировать крылья по ветру, как, скажем, бретонские мельницы с характерным названием «подсвечники» ⁸⁴. Вся мельница монтировалась на центральной мачте, и поворотный брус позволял поворачивать весь комплекс. Так как крылья выгодно располагать сколь возможно выше над землей, дабы они ловили самый сильный ветер, механизм передачи и жернова располагались высоко (отсюда потребность в подъемнике для мешков). Маленькая подробность: ось крыльев никогда не бывала строго горизонтальной, ее наклон регулировали эмпирическим путем. Схемы еще существующих мельниц (вроде схем Рамелли, относящихся к 1588 г.) позволяют понять эти простые механизмы: передачу движения, системы торможения, возможность установить вместо единственной пары центральных жерновов две пары боковых…

Едва ли более сложно было бы объяснить действие WipmoІеп, которая получала движение наверху и передавала его вниз, туда, где работала цепь с черпаками, игравшая роль насоса. Движение передавалось валом через полую центральную опору. Отсюда возникали некоторые затруднения, впрочем не непреодолимые, когда при случае Wipmolen вновь переделывали для помола зерна.

Довольно рано, по достоверным данным — в XVI в., благодаря голландским инженерам распространилась башенная мельница: для перемещения крыльев достаточно было передвигать только подвижный верх постройки. В таких мельницах, иногда

Ветряная мельница с весьма своеобразными крыльями, вращавшимися вокруг вертикальной оси и, следовательно, не нуждавшимися в ориентации их по ветру. Преобразование движения было здесь обратным тому, какое имело место в водяной мельнице: поначалу горизонтальное, оно в конечном счете приводило в движение вертикальное колесо с черпаками, поднимавшее воду (речь идет об осушительных устройствах, разработанных в 1652 г. для осушения болот вокруг Линкольна и Кембриджа в Англии).

В голландских мельницах преобразование движения происходило дважды: сначала оно вертикальное (в соответствии с вращением крыльев), затем горизонтальное при вращении главного вала и снова вертикальное у водоотливного колеса. Рисунок взят из кн.: Blith W. The english Improver improved. L., 1652.

(Фототека издательства А. Колэн.)

называемых «мельницами в блузах» (потому что издалека они напоминали крестьянина, одетого в рабочую рубаху), сложность была в том, чтобы облегчить движение «шапки» по неподвижной части мельницы, используя деревянные полозья или же подшипники разных конструкций. Внутри мельницы требовавшие решения проблемы оставались теми же: управлять — останавливать движение крыльев, изменять положение их лопастей, обеспечить медленное оседание из бункера зерна, которое через «окно» («lumi?re») проходит сквозь верхний вращающийся жернов, а главное — изменять посредством зубчатой передачи направление движения, которое должно преобразовываться из вертикального движения крыльев в горизонтальное вращение жерновов.

В более общем смысле великим прогрессом было открытие, что один-единственный двигатель, одно-единственное колесо, будь то водяная или ветряная мельница, могло передавать свое движение нескольким орудиям: не одному жернову, но двум или трем; не одной только пиле, но пиле и молоту; не одной толчее, но целому ряду, как в той занятной модели (в Тироле), что «толкла» зерно, вместо того чтобы его молоть (в этом случае грубо измельченное зерно используют для изготовления отрубного хлеба, напоминающего более сухарь, чем хлеб)⁸⁵.