Водяные колёса Древнего Китая
Широко применялись водяные колёса в Китае, что подробно описывается, например, в книге Сунн Инсина «Тян гун кай у» (Вещи, рождённые трудами неба). Эта техническая энциклопедия вышла в свет в 1637 г. и представляет собой описания самых различных производств, снабжённые рисунками станков, приспособлений и технических приёмов.
Помимо прочего, содержит подробное описание металлургического производства Китая начала XVII в. от добычи руды до процесса обезуглероживания чугуна.
Несмотря на то что китайские водяные колеса, особенно на раннем этапе использования, были горизонтальными, их оригинальная конструкция позволяла увеличить мощность, что давало возможность применять их во всех отраслях хозяйства. Уже в 1-м тысячелетии до н. э. такие колёса широко применялись на мельницах и в металлургии. Именно при производстве металла водяные колёса в то время сыграли важную роль, такую же как позднее в металлургии Европы.
Горизонтальное водяное колесо. Китай. Иллюстрация из энциклопедии Сун Инсина «Тян гун кай у»
В середине 1-го тысячелетия до н. э. китайцы заменили ручные кожаные мехи более совершенными ящичными мехами двойного действия, которые подробно описаны в книге Ван Чжэня «Нун шу» (Книга о земледелии, 1314 г.), содержащей технологии производства железных изделий, применяемых в сельском хозяйстве Эти мехи состояли из длинной прямоугольной полости, в которой передвигался поршень, приводимый в действие рабочим.
Для герметичности поршень обкладывался перьями или тряпками. На концах коробки были установлены клапаны. Воздух нагнетался при прямом и обратном движении поршня благодаря действию переключающихся клапанов. Эти мехи обеспечивали равномерное дутье, также они снабжались соплами с железными наконечниками, что увеличивало эффективность. В результате удалось повысить температуру процесса настолько, что основным продуктом при выплавке железа стал жидкий чугун.
Ящичные мехи с ручным (а) и водяным (б) приводом:
а – иллюстрация из энциклопедии Сун Инсина «Тян гун кай у»;
б – иллюстрация из книги Ван Чжэня «Нун шу»
Использование силы воды для приведения в действие мехов плавильной печи началось, согласно официальной хронике, в 31 г., когда Ду Ши, чиновник из Наньяна, изобрел возвратно-поступательный механизм, работающий от водяного колеса (рис. 6, б). Преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное осуществлялось эксцентриком и системой рычагов. Приводимые в действие водой мехи (шуй пай) были признаны удобными и получили повсеместное распространение. Это устройство заметно уменьшало трудоёмкость получения металла и улучшало его качество. Дальше мы рассмотрим эволюцию дутьевой техники в Европе, здесь же отметим, что двухсторонние поршневые насосы с водяным приводом появились в Европе только в XVI в., хотя односторонние поршневые насосы были известны с II в. до н. э.
