Титаренко М.Л., Кобзев А.И., Лукьянов А.Е. Духовная культура Китая: энциклопедия в 5 томах. Том 5: Наука, техническая и военная мысль, здравоохранение и образование

Подождите немного. Документ загружается.

Механические устройства Техника

Мехи. Первоначально железо в Китае получали в горнах или малых

шахтных печах, в которые воздух подавался естественной тягой через

дымоход. Температура в них была недостаточной для плавки, и полу-

чалась крица - тестообразное зашлакованное железо. Производить

литьевое железо стали в IV в. до н.э., используя мехи. Первоначально это было примитивное

приспособление для нагнетания воздуха с растягивающимися кожаными складчатыми стен-

ками. Однако в этом же веке были изобретены более совершенные мехи двойного действия.

Эти мехи состояли из длинной прямоугольной полости, в которой передвигался поршень,

приводимый в действие рабочим (через несколько столетий для этого стали использовать

водяное колесо). Для герметичности поршень обкладывался перьями или тряпками. С концов

коробки были установлены клапаны. Воздух нагнетался при прямом и обратном движении

поршня благодаря действию переключающихся клапанов. Эти мехи производили равномер-

ное дутье, их сопла имели железные носики, что увеличивало эффективность.

Использование силы воды для приведения в действие мехов плавильной печи началось в 31 г.

н.э., когда, согласно официальной хронике, Ду Ши, чиновник из Наньяна, изобрел возвратно-

поступательный механизм, работающий от водяной турбины. Преобразование вращательного

движения в возвратно-поступательное осуществлялось эксцентриком и системой рычагов.

Приводимые в действие водой мехи (шуй пай) были признаны удобными и получили повсе-

местное распространение. Это устройство заметно уменьшало трудоемкость получения металла

и улучшало его качество.

Обычные мехи с водяным приводом появились

в Европе в XI—XII вв., а двухсторонние поршне-

вые

—

только в XVI в., хотя односторонние порш-

невые насосы были там известны с II в. до н.э.

Карданов подвес. Этот механизм носит имя Дже-

роламо Кардано (1501—1576), который в книге

«Ое зиоШиЭДе гегит» («Хитроумное устройство

вещей», 1550) описал его как приспособление для

подвески масляных ламп. Он не называл его

своим изобретением. Ранее такие лампы приме-

няли арабы, но, скорее всего, изобретателем кар-

данова подвеса следует считать александрийского

ученого-механика Филона, описавшего его в «Ме-

ханике» (250 до н.э.). В Китае независимо и не-

сколько позже также было сделано подобное

изобретение. Не исключено, что арабы переняли

карданов подвес у китайцев.

Использование поршневых мехов двойного

действия при литье бронзы (из «Тянь гун

кай у» — «Использование даров неба/при-

роды» Сун Ин-сина, 1637)

Рисунок XVIII в., на котором изображен странст- Самое старое изображение мехов шуй пай с

вующий лудильщик, использующий портативные приводом от водяной турбины (из «Нун шу»-

поршневые мехи двойного действия «Книги о земледелии» Ван Чжэня, изд. в 1314)

Инженерная

Самое раннее его упоминание в китайской литературе относится к 140 г.

до н.э. Предполагаемым изобретателем устройства считается Фан Фэн.

МЫСЛЬ

Подвес Фан Фэна применялся в масляных лампах, в которых лампадка

крепилась на кольцах, скрепленных в двух противоположных точках,

что позволяло ей сохранять горизонтальное положение. Данный

принцип был вскоре забыт.

В «Си цзин цза цзи» («Разнообразные записки из Западной столицы», 189 н.э.) сообщается, что

создателем «курильницы для постели» с применением особого подвеса был ремесленник Дин

Хуань (он также изобрел «волшебный фонарь»). Это был тот же подвес, который использовал

Фан Фэн. Благодаря данному устройству «курильница» была безопасна в постели, поскольку

имеющаяся в ней лампадка всегда сохраняла горизонтальное положение. В последующие века

карданов («филоновский», «фанфэновский» или «динхуаневский») подвес часто применялся

в разных устройствах.

С давних пор в ежегодных праздничных процессиях в качестве символов Луны использовались

бумажные фонари с установленными внутри непроливаемыми светильниками на кардановом

подвесе. Их называли «катящимися лампами», «шарами духов», «серебряными мешками» и т.д.

С эпохи Сун с помощью карданового подвеса поддерживалось кресло императора в паланкине,

что позволяло сидеть вертикально, даже если носильщики наклоняли паланкин. В XVI в.

европейские, а в XVIII в. китайские матросы подобным образом крепили компас.

Цепной подъемник. Впервые о нем упомянул Ван Чун (27—97; см. т. 1) в «Лунь хэн» («Взве-

шивание суждений»). Однако не исключено его существование в Китае и ранее. В легендах

говорится, что он было создан по распоряжению Чжоу-гуна (прав, согласно традиции 1115—

1095).

Цепной подъемник первоначально использовался для подъема воды и назывался лун гу шуй чэ

(«водяное колесо [наподобие] хребта дракона») или фань чэ («опрокидывающиеся совки»). Его

Лаковый экран с декоративной инкрустацией,

изображающей детей, участвующих в танце

дракона. Один ребенок держит бумажную

шаровую лампу, символизирующую Луну, внут-

ри которой лампадка удерживается в верти-

кальном положении за счет карданового

подвеса, сделанного из колец бамбука

Водоподъемное устройство та чэ, приво-

димое в действие ногами (из «Нун шу» -

«Книги о земледелии», изд. Ван Чжэнем

в 1314)

Китайский водоподъемник ню чэ,

приводимый в действие волом

(из «Нун шу»)

Цепной водоподъемник шуй чэ с квад-

ратными поддонами, приводимый в дей-

ствие водяным колесом (из «Тянь гун кай

у»,

1637)

Китайский водоподъемник гао чжуань

тун чэ с сосудами из бамбука

(из «Нун шу»)

Инженерная

четыре типа различались тем, приводились ли они в действие челове-

ком, животным, силой воды или ветра. Самым ранним типом был

мысль ' „ , ,

, . _

цепной подъемник та чэ («ступальное [водоподъемное] колесо»). Дан-

ное название происходит оттого, что в движение он приводился двумя

работниками, которые переступали каждый с педали на педаль. Эти

педали укреплялись на оси колеса с зубьями, которое тянуло снизу вверх

соединенные цепочкой лотки с водой. Внизу находилось другое колесо с зубьями, установлен-

ное таким образом, чтобы угол наклона движущейся цепочки с лотками составлял прибли-

зительно 25°. Обычно высота подъема не превышала 5 м. Вместо лотков могли использоваться

соединенные шарнирами прямоугольные дощечки, которые при приведении в действие

скользили в наклонно поставленном желобе, располагаясь перпендикулярно его сторонам

и гоня перед собой воду. Согласно данным, приводимым цинским ученым Линь Цином в его со-

чинении «Хэ гун ци цзюй ту шо» («Иллюстрированные описания инструментов и орудий для

речных гидротехнических работ»), желоб обычно имел длину 6—7 м, ширину 13—23 см и высоту

около 30 см.

В эпоху Южной Сун большие цепные подъемники стали приводиться в действие силой

животных. Для этого они должны были иметь зубчатый привод, позволяющий передать усилие

от оси с рычагом, вокруг которой ходил привязанный к рычагу бык, на ось с цепным колесом.

Такие установки назывались «бычьим [водоподъемным] колесом» (ню чэ).

По свидетельству Ван Чжэня в «Нун шу» («Книга о земледелии», изд. в 1314), в начале эпохи

Юань водоподъемники приводились в действие также при помощи силы воды или ветра.

Вместо деревянных лотков, соединенных в цепь, которая надевалась на заборное и подающее

колеса, часто использовали сосуды, сделанные из толстого бамбука с сохраненной перепонкой.

Они назывались гао чжуань тун чэ — «подъемное колесо с вращающимися трубками». Для

мошных водоподъемников использовались заборные и подающие колеса диаметром до 20 м.

Помимо подъемников для воды, использовавшихся при ирригации, осушении болот и для

снабжения питьевой водой, в цинском Китае существовали еще подъемники, позволявшие

транспортировать землю и песок, что требовалось при различных строительных работах.

Первые европейские цепные подъемники с квадратными поддонами были сделаны в XVI в.

В следующем столетии в британском флоте такие подъемники использовались для выкачивания

воды из трюмов.

Приводимая в действие мулами зерновая мельница Самое старое из известных изображение замк-

с перекрестным приводным ремнем (из «Тянь гун нутой цепной передачи (из «Синь и сян фа

кай у», изд. в 1637) яо»

—

«Сущность нового образца [армилляр-

ного] прибора и символизирующего [небо

глобуса]», изд. Су Суном в 1094-1096)

Ременный и цепной приводы. Ременный привод, передающий движение

Техника

от одного колеса к другому, существовал в Китае уже в I в. до н.э. Он

упомянут Ян Сюном (53 до н.э. — 18 н.э.; см. т. 1, 3) в «Фан янь» («Мест-

ные говоры», 15 до н.э.).

Ременный привод использовался в машинах по разматыванию шелко-

вичных коконов и в шелкопрядильных машинах. Они имели большое

колесо и маленький шкив, на которые и одевался приводной ремень. Колеса были как

с оправами, образующими паз, так и без них. Вместо колеса еще использовалось устройство

с втулкой с двумя рядами спиц, между концами которых натягивались нити. Эти нити обра-

зовывали «мягкий паз», в который и помещался ремень. Такая конструкция обеспечивала до-

статочно хорошее сцепление «колеса» и ремня.

Ременный привод использовался также в разных сельскохозяйственных машинах, в частности

в мельницах, приводимых в действие животными.

Цепная передача была изобретена астрономом Чжан Сы-сюнем в 979 г. и использовалась в его

больших механических часах с небесным глобусом. Вероятно, в ней заимствован принцип цеп-

ных подъемников, и, хотя их цепи не передавали движение, Чжан Сы-сюнь увидел эту воз-

можность.

Когда в 1088 г. изобретатель Су Сун, наиболее знаменитый преемник Чжан Сы-сюня, построил

огромную астрономическую часовую башню, он пробовал сначала использовать для передачи

энергии вертикальный шпиль. Но такое устройство не работало. Так что ему пришлось приме-

нить цепную передачу, которую он назвал «астрономической лестницей». Сохранился ее рису-

нок, сделанный самим Су Суном и изданный в 1094—1096 гг. в его книге «Синь и сян фа яо»

(«Сущность нового образца [армиллярного] прибора и символизирующего [небо глобуса]»). Это

самое старое в мире изображение цепного привода.

Самая ранняя в Европе машина с приводным ремнем датируется 1430 г. Это горизонтальное

точило. Ленточные приводные ремни стали использоваться в Европе только в XIX в. Первая

европейская цепная передача была сделана в 1770 г. Жаком де Вокансоном для мотальной

машины и мельницы. В 1869 г. Дж.-Ф. Третз использовал цепную передачу в велосипеде.

Спиннинговая катушка. Во II в. до н.э. китайцы изобрели кривошипный механизм, т.е. устрой-

ство со смещенным относительно оси вращения шипом (пальцем). Это устройство применялось

прежде всего для подъема воды из колодца и во всякого рода ручных мельницах и веялках.

Кривошипный механизм также использовался в спиннинговой катушке дяо чэ, работающей как

маленькая лебедка, с помощью которой, наматывая на нее лесу, подтягивают блесну или другую

приманку, чтобы придать им вид движущейся рыбы. Самая ранняя ссылка на нее имеется в «Ле

сянь чжуань» («Жизнеописания известных бессмертных», IV в.). Учитывая, что некоторые части

этого текста были написаны уже в I в. до н.э., можно предположить, что пассаж о спиннинговой

катушке написан в диапазоне от I в. до н.э. до III в. н.э. Самое старое изображение спиннинга

имеется на рисунке художника Ма Юаня, который называется «Рыболов на зимнем озере»

и датируется приблизительно 1195 г. На Западе спиннинг был упомянут впервые в 1651 г.

Веялка. Видимо, еще в доциньское время была изобретена веялка с ротационным вентилято-

ром. Глиняные модели таких веялок были найдены при раскопках могильников начала II в.

до н.э. Принцип их работы был прост. Неошелушенное зерно помещалось в бункер с решетом

вместо дна и обдувалось непрерывным потоком воздуха посредством такого вентилятора. Ше-

луха выдувалась, а зерно оставалось в бункере. Вентилятор с 4—6 лопастями приводился в дейст-

вие вручную колесом с ручкой, являющемся разновидностью кривошипа, который начал при-

меняться с тех же времен и использовался еще в ручных мельницах и шелкопрядильных станках.

Позднее появились педальные веялки с кривошипом.

Существовали портативные и стационарные веялки. Так как изготовить веялку стоило дорого,

портативная модель была удобна возможностью аренды на время.

Китайские веялки с ротационным вентилятором были завезены голландскими моряками в Ев-

ропу в начале XVIII в.

Мельницы. Простейшие орудия для размола зерна появились в Китае еше в эпоху неолита.

Среди них были различные зернотерки, ступки и жернова, приводившиеся в движение вручную.

В чжоуское время использовались зернотерки, состоящие из деревянной или каменной ступы

и песта, подвешиваемого на деревянном рычаге. Надавливая на этот рычаг ногами, подымали

и опускали пест в ступу, что и позволяло осуществлять шелушение или помол зерна.

Колодезная лебедка с кривошипом (из Лов рыбы на черепаховую наживку

«Тянь гун кай у», 1637) спиннингом (из «Сань пай ту хуй»,

изд.

в 1609)

Веялка с ротационным вентилятором Самый старый сохранившийся рисунок

рычажной зернотерки (из «Гэн чжи ту»

—

«Изображения земледелия и ткачества»,

1145,

изд. в 1462)

Приблизительно в 267 г. Ду Юй изготовил механическую зернотерку,

Техника

приводимую в движение энергией воды. В этом устройстве, соединяю-

щем рычажную зернотерку с водяным колесом, был использован прин-

цип преобразования кругового движения в возвратно-поступательное.

На оси колеса с лопастями, опущенными в водяной поток, были

установлены две пары диаметрально противоположных штырей. При

вращении колеса каждый штырь зацеплял рычаг с пестом, поднимая его. Опускался же он под

действием собственного веса.

Постав самой древней и простой китайской ротационной мельницы состоял из двух жерновов,

представляющих собой каменные диски, из которых один лежал на другом. В центре нижнего

диска (лежняк) был укреплен короткий вертикальный железный вал, а в центре верхнего диска

(бегун) находилось отверстие, благодаря которому он надевался на вал. Нижний жернов был

неподвижен, а верхний можно было вручную вращать вокруг вала. На соприкасающихся по-

верхностях обоих жерновов имелись желоба и зубцы. Через отверстие в верхнем жернове зерно

засыпали в желоба. Размолотое зерно проникало сквозь промежутки в зубцах и высыпалось

в сборный поддон. После последующего просеивания размола через сито получали чистую муку.

У ротационных мельниц были и другие конструкции. С эпохи Хань изготовляли продольные

мельницы, в которых размольный камень укреплялся вертикально и вращался в углублении.

Использовались мельницы с двумя жерновами, установленными вертикально рядом друг с дру-

гом. Имелась конструкция, в которой два жернова укреплялись на противоположных концах

оси, в центре которой находился дифференциальный механизм. Жернова при этом двигались

в округлом желобе.

Помимо ручных ротационных были мельницы, приводимые в действие животными и водой.

Последнюю, называемую шуй мо, изобрел Ван Жун приблизительно в 300 г. Она приводилась

в движение горизонтальным водяным колесом, которое было жестко насажено на вертикаль-

ный вал. Нижний конец вала помещался

в каменную втулку, находящуюся на дне вод-

ного протока. Его верхний конец проходил

через отверстие на нижнем жернове, установ-

ленном над водяным колесом на деревянной

платформе, и был жестко всажен в верхний

жернов. При вращении водяного колеса вра-

щался и верхний жернов.

эпоху Цзинь также стали использоваться

мельницы с вертикальным водяным колесом.

Если в них жернова располагались горизон-

тально, то на валу водяного колеса устанав-

ливалось зубчатое колесо. Оно сцеплялось

с горизонтальным зубчатым колесом, нахо-

дящимся ниже вала мельницы и прикреп-

ленным к верхнему жернову, который был

свободно насажен на ось, прикрепленную

к нижнему жернову. За счет данного зубчато-

го механизма передавалось вращательное

движение от водяного колеса к верхнему

жернову.

Позднее был изобретен более сложный меха-

низм водяной мельницы, в котором одно во-

дяное колесо приводило в движение несколь-

ко жерновов одновременно. Такая мельница

упомянута Ван Чжэнем в «Нун шу» («Книга

о земледелии»). Ее большое водяное колесо

было установлено вертикально и нижней

своей частью опущено в поток воды. Вал ко-

леса был достаточно толстым и подходящей

длины. На валу на некотором расстоянии

друг от друга были установлены три зубчатых

колеса. Каждое из них сцеплялось своими

Покрытая глазурью керамическая модель кресть-

янского двора I в. до н.э. с вентиляторной веялкой

Покрытая глазурью керамическая модель ручной

мельницы и веялки эпохи Хань

Водяная мельница с парно работаю-

щими пестами на рычагах

(из «Тянь гун кай у», 1637)

Водяная мельница шуй мо, изобретенная

в 300 г. Ван Жуном (из «Нун шу»)

Два типичных сельскохозяйственных

инструмента: борона и валковая трам-

бовка (из сельскохозяйственного руко-

водства периода Мин)

Рисунок из сельскохозяйственного

руководства XVIII в., показывающий

принцип работы древней мельницы из

девяти жерновых поставов, приводимой

в действие водяным колесом посред-

ством шестеренчатой передачи

284

зубьями с горизонтальным зубчатым колесом, которое было соединено

Техника

с подвижным верхним жерновом, лежащим на нижнем. В свою очередь,

каждое из этих трех зубчатых горизонтальных колес сцеплялось с двумя

другими зубчатыми колесами, находящимися сбоку от главного вала и

установленными на соответствующих верхних жерновах. Одно водяное

колесо приводило в действие сразу девять жерновых поставов.

С IV—V вв. изготавливались так называемые «дробильные телеги» (мо нэ), т.е. передвижные

мельницы для очистки риса с помощью молотков и для размола пшеницы с помощью жерновов,

приводившихся в действие цепным или ременным приводом от колес телеги, на которой они

устанавливались.

Мотыги и плуги. Ко времени династии Тан китайцы изобрели множество сельскохозяйственных

орудий: различные мотыги, плуги, бороны, валки, сеялки. Позднее уже было мало нововведе-

ний, поскольку имеющиеся сельскохозяйственные орудия прекрасно подходили для практико-

вавшегося в Китае типа ведения хозяйства. Прочные железные мотыги, применявшиеся уже

с VI в. до н.э., позволяли эффективно разрыхлять почву с сохранением ее влажности, что

чрезвычайно важно на сухом и ветреном севере Китая. В I в. до н.э. стали производить улуч-

шенный вариант мотыги («лебединая шея»), которая имела разнообразные сменные лезвия.

С ее помощью можно было легко пропалывать растения, не повреждая их.

Треугольные каменные лемеха, служившие рабочей частью плуга, остальные части которого

делались из дерева, изготавливались на территории Китая уже в IV тыс. до н.э. С XIV в. до н.э.

там использовались бронзовые лемеха. В VI в. до н.э. китайцы впервые в мире стали делать

железные лемеха. В III в. до н.э. начали изготовлять более совершенный вариант лемеха, со-

стоявшего из двух соединенных в центре крыльев, которые подрезали пласт почвы и отбрасы-

вали его от плуга.

В Китае применялось два типа плугов. Первый имел только лемех, а второй

—

еще и отвал, по-

зволяющий переворачивать поднимаемый пласт почвы. Во II—I вв. до н.э. применялись четыре

разновидности отвалов. На Западе до XI в. использовали безотвальный плуг — «скребущий

землю», а первые европейские отвалы, сопоставимые по эффективности с китайскими, появи-

лись только в XVIII в.

ВIV

в.

до н.э. в Китае применялся плуг, на котором стояли распорки, позволявшие регулировать

наклон лемеха и, следовательно, глубину вспашки, которая должна была варьироваться в зави-

симости от почвы, сезона и погоды.

Инженерная

В I в. до н.э. были построены государственные литейные заводы во мно-

мысль

гих

°^

ластях

страны. Железо стало общедоступным, поэтому плуг могли

иметь и небогатые люди.

Подробное описание плуга впервые приведено в книге о пахотных

орудиях, озаглавленной «Лэй сы цзин» («Канон сохи и плуга») и напи-

санной в конце эпохи Тан Лу Гуй-мэном. Рассматривается достаточно

совершенный тип

—

«плуг из Цзяндуна» (цзяндун-ли). Он состоит из металлических лемеха и от-

вала, деревянных передней и задней стоек, ручки, полоза, изогнутого грядиля, приспособления

для регулирования наклона лемеха и т.д. - всего 11 деталей. Лу Гуй-мэн специальными тер-

минами обозначает лемех и отвал и дает определение их функций, согласно которому «то, что

поднимает пласты почвы, называется лемехом, а то, что переворачивает их, называется отва-

лом».

Указывает размеры каждой из деталей плуга: длина грядиля

—

около 2,7 м, а длина и ши-

рина лемеха

—

соответственно около 40 и 30 см, общая длина плуга около 3,6 м. Судя по опи-

саниям и рисункам плугов в энциклопедиях эпох Юань и Мин, плуги со временем стали де-

латься более легкими и с более коротким грядилем.

Китайцы иногда устанавливали парус на плуге для использования энергии ветра вместо тягло-

вого животного.

Многорядная сеялка. Примитивная однорядная сеялка была известна в Месопотамии уже во

II тыс. до н.э. Но в Европе сеялки не использовались до XVI в. и посев семян производился

вручную, простым разбросом, что приводило к большой потере зерна и неравномерному

засеванию поля, затруднявшему прополку и сбор урожая. Археологические находки китайских

железных сошников от сеялок датируются II в. до н.э. Это были, вероятно, однорядные

сеялки. В 85 г. до н.э. чиновник Чжао Го представил правительству доклад об изобретении

трехрядной «сеялки-плуга», которую тянул один вол, ведомый одним человеком, и которая

позволяла «засеять около 100 му [2] (6,6 га) земли за один день». По декрету императора У-ди

ее приказано было применять по всей стране. Однако большее распространение получили

упрощенные двухрядные сеялки, одну из которых описал Ван Чжэнь в «Нун шу» (изд. в 1314).

Ее основу составляют две стойки с поперечной рукояткой. На стойки внизу насаживаются

небольшие железные сошники, а в середине прикрепляются оглобли и короб для семян.

В коробе имеется два отверстия, которые соединены с полостями, выдолбленными в нижних

частях стоек. При движении сеялки сошники делали борозды достаточной глубины, и в них из

короба по полостям в стойках высыпались семена в количестве, которое регулировалось

Двухрядная сеялка (гравюра из книги Китайская прялка с тремя верете-

Э Эр-тая «Шоу ши тун као» - «Пол- нами (из «Нун шу», 1314)

ное исследование работ и дней», 1742)