Для машин автоматического действия

В ранний период мануфактурного производства (XVII в.) все имеющиеся в то время средства производства: гончарные круги, ткацкие станки, токарные станки (вспомним станок А.К. Нартова, созданный им в 1711 г.) имели ручной привод. Мысли изобретателей работали над тем, каким образом избавить человека от столь тяжкого труда.

При металлообработке и в ткачестве хотя и трудно, но все же можно было использовать силу человека. Но уже в это время имелись производства, где этой силы было явно недостаточно и надо было использовать иные источники. В горнорудном производстве (для откачки воды и подъема руды), при измельчении продуктов (зерна, сахарного тростника и т.д.) в мануфактурный период широко применялось водяное колесо. Водяные колеса применялись уже в странах Древнего Востока, Египта, Китая, Индии.

Водяные мельницы использовались в Древней Греции и в Риме. Но только в мануфактурный период водяное колесо стало главным двигателем в промышленности.

Водяными двигателями служили деревянные колеса с горизонтальной осью вращения. Обычно мощность одного колеса была равна нескольким десяткам киловатт с оборотами от 1 до 10 в минуту (КПД 0.3 – 0.75). Было три типа водяных колес: нижнебойные, среднебойные, верхнебойные. Верхнебойные колеса (рис.13) обладали наибольшей мощностью и эффективностью, но для них требовалась высокая искусственная плотина. Вот некоторые примеры использования водяных колес.

Во Франции на реке Сене в 1682 г. была построена крупная гидросиловая установка из 13 колес диаметром 8 м. Колеса приводили в действие 235 насосов, поднимавших воду на 163 м. Эта система снабжала водой фонтаны королевских парков в Версале и Марли.

В России на Барнаульском сереброплавильном заводе в 1751 г. действовало 14 водяных колес, обслуживавших 8 пар воздуходувных мехов, два молота, две мельницы для размола зерна, одну толчею и одну “пильную мельницу”. Всего было 22 рабочих механизма.

Высшим достижением гидротехники мануфактурного периода была созданная в период 1783–1789 г.г. российским инженером К.Ф. Фроловым гидротехническая система Колывано-Вознесенских рудников Алтая. Водозабор осуществлялся из водохранилища ниже уровня замерзания через подземные каналы, протяженностью свыше 500 м. Высота плотины была 17.5 м, ширина 14.5 м, длина 128 м. Диаметр большего “слонового” колеса достигал Æ 17 м. Колеса обеспечивали подъем руды с глубин: 45, 77 и 102 м. В течение часа с глубины 102 м поднималось 12 емкостей весом по 30 пудов каждая (» 0.5 тонны). Вода насосами откачивалась с глубины более чем 213 м.

Общими недостатками всех водяных колес было – привязанность к водоему и замерзание воды зимой. Недостатки водяного привода заставили искать другие источники механической энергии.

В желании создать идеальный двигатель изобретатели начали работать над созданием “вечного двигателя” – перпетуум-мобиле (“perpetuum mobile”). Идея такого двигателя родилась в XII в. и волновало умы на протяжении столетий, даже И.П. Кулибин не устоял перед “мечтой-тираном”. Увлекались ей и великие ученые, например, математик Джироламо Кардано (автор карданного вала). В 1775 г. (еще до открытия закона сохранения энергии) Парижская академия приняла решение не рассматривать проекты такого двигателя, как противоречащие здравому смыслу.