Жернова прогресса

Не секрет, что одной из самых важных задач на протяжении большей части истории для человечества было добывание хлеба насущного. Переход от охоты и собирательства к земледелию и скотоводству стал новой вехой его развития. Но выращенное зерно нужно было еще переработать, ибо в первозданном виде оно было не столь аппетитным.

История не сохранила имени человека, первым пришедшего к мысли, что зерна, растолченные до порошкообразной массы, в сочетании с водой являют собой полноценную еду. Для получения этого порошка люди придумали массу устройств, но главным из них стала мельница.

Первым инструментом, с помощью которого люди получали подобие муки, была пара камней, дробивших зерно. Позднее кто-то придумал толочь зерно в каменной ступе. Здесь, чтобы превратиться в муку, зерна подвергались многократному «избиению» пестиком. В конце концов, люди пришли к мысли, что перетирание злаков между камнями требует меньше сил, а самое главное - мука получается более качественной. Это, в свою очередь, делало хлеб вкуснее. Следующим шагом стал переход от движения терки вперед-назад к вращению. Плоский камень, напоминавший круг, вращался вокруг общей оси с другим плоским камнем, стоявшим на месте. Эти камни назывались жерновами. Соприкасаясь друг с другом при вращении, они перетирали зерно в муку. Последнее попадало в пространство между жерновами через отверстие в середине верхнего камня. Именно такое устройство, приводимое в действие рукой, можно назвать первой примитивной мельницей.

Но она постоянно совершенствовалась. Например, серьезной доработки потребовали жернова. Нижний - с металлическим штифтом на вершине - делали неподвижным и выпуклым в середине. А вот верхний камень был в форме песочных часов с двумя колоколообразными углублениями, соединенными отверстием. Оно было необходимо, чтобы вставить в камень железную полосу. Зерно помещали в верхний колокол. Оттуда оно проникало в нижний, а после - между жерновами. Расстояние между ними было таково, что цельное и даже не до конца размолотое зерно пройти не могло. А вот мука уже спокойно осаждалась у стенок нижнего жернова и по наклону ссыпалась в лоток. Подобный принцип до сих пор используется в ручных кофемолках.

Мускульную тягу скоро заменили двумя-тремя (или большим числом) рабов или животных (ослов, лошадей, быков). Количество прилагаемых усилий было пропорционально размерам жерновов и, как следствие, пропускной способности мельницы. Однако и люди, и животные имели существенные недостатки - они уставали, заболевали, старели. А их мощность оставляла желать лучшего. Потому следующим шагом в мельничном прогрессе стало приручение сил природы. И первым механизированным устройством для получения муки стала водяная мельница.

Поливальные машины для орошения каналов, именуемые чадуфонами, поначалу тоже использовали мускульную силу людей или животных. Множество черпаков, насаженных на обод огромного деревянного колеса, черпали воду и, поднимаясь наверх, опрокидывали ее вниз. Там, как правило, она попадала в лоток, направлявший ее в оросительный канал. Но однажды кто-то придумал рядом с черпаками крепить лопасти. Речной поток, толкая их, заставлял вращаться колесо уже без участия людей и животных. Да и чадуфон поднимал воду быстрее и безостановочно. Все зависело от объема колеса, а также площади и конструкции лопаток. Но оказалось, что работа такой машины напрямую зависит от скорости течения. В горных реках, где вода бежит стремительно, проблем не было - чадуфоны работали отлично. А вот на равнинах колесо если и крутилось, то с такой скоростью, что не могло удовлетворить запросы людей. Но древние изобретатели и здесь нашли выход. Запруды или плотины поднимали уровень воды, а после сбрасывали ее прямо на лопасти колеса (отсюда впоследствии и пошло выражение «лить воду на мельницу»).

Естественно, что такой чадуфон был не только отличным решением для водяного насоса, но и годился на роль двигателя мельничных жерновов. Правда, тут же возникла другая задача - как передать вращение водяного колеса устройству, которое должно крутить жернов? Для этой цели придумали специальный передаточный механизм, который не только передавал, но и преобразовывал вращательное движение. Опуская законы физики, напишем, что с этой ролью отлично справились колесные пары. Большое колесо, передавая через зубчатый механизм вращающий момент на малое колесо, увеличивало скорость его вращения во столько же раз, во сколько различался их диаметр. Таким образом, водяные мельницы с большими колесами имели куда большую производительность, а следовательно, были экономически успешнее.

Первое описание водяной мельницы оставил древнеримский ученый Витрувий в I веке до нашей эры. Хотя, несомненно, эти устройства появились куда раньше. Наибольшее распространение они получили уже в средневековой Европе, при католических монастырях. Родоначальник католического монашеского движения Бенедикт Нурсийский (480-547 годы) предписывал каждому монастырю для усиления экономической независимости обзавестись водяной мельницей.

Но настоящей визитной карточкой средневековой Европы стала не водяная, а ветряная мельница. Хотя придумали этот шедевр инженерной мысли не в Европе, а на Ближнем Востоке. Первое письменное упоминание о ветряной мельнице встречается в кодексе вавилонского царя Хаммурапи (около 1750 года до нашей эры). А вот точное описание механизма, использовавшего энергию ветра, создал древнегреческий изобретатель Герон Александрийский (I век). Но затем для античной Европы настали тяжелые времена, в то время как Восток стремительно прогрессировал.

Особое развитие ветряные мельницы получили в Персии, где их увидели и описали мусульманские географы IX века. Их основное отличие - вертикально расположенный ротор с перпендикулярными крыльями (лопатками или парусами). Крылья закреплялись как лопатки на гребном колесе парохода, и часть из них была закрыта от ветра специальной оболочкой. Это было нужно для того, чтобы давление ветра было неравномерным, что заставляло вращаться ротор. Немного иная конструкция мельницы применялась в Древнем Китае. Здесь мельница, хоть также с вертикальным ротором, имела свободно поворачивающийся, независимый парус.

Как считают историки, первые ветряные мельницы в Европе были скопированы с персидских. Зафиксированной датой ввода в строй первой из них считается 1180 год, когда ветряная мельница появилась в Нормандии. Позднее в Европе усовершенствовали конструкцию и стали строить мельницы с горизонтальной осью вращения. В итоге, за несколько десятилетий мельницы с горизонтальным ротором почти полностью вытеснили вертикальных собратьев. В XIII веке в Священной Римской империи стали строить мельницы, где уже все здание поворачивалось навстречу ветру. Это давало возможность мельнику почти не зависеть от розы ветров. В конце XVI века в Нидерландах появились мельницы, разворачивавшие к ветру только башню.

Начиная с самого момента появления в Европе, с XII столетия и по XIX век, мельничное производство постоянно совершенствовалось. Перед началом индустриальной революции самой совершенной считалась британская мачтовая ветряная мельница. Отдельные экземпляры такой конструкции развивали на силе ветра мощность в 25-35 кВт. Однако тягаться с паровой машиной Уатта даже такой конструкции оказалось не по зубам.

Еще эффективнее показали себя электрические двигатели, пришедшие в мельничное производство в 30-х годах прошлого столетия. Впрочем, за XX век мельничное производство претерпело гигантскую, масштабную трансформацию. Однако выжившие ветряные и водяные мельницы в Европе по-прежнему любимы и почитаемы. Правда, уже не как источники муки, а как достопримечательности для туристов.

Алексей АНИКИН