Реклама Google — средство выживания форумов :)
Тем не менее, люди рыли шахты всё глубже в поисках топлива для согревания британских граждан. К концу XVII века максимальная глубина угольных шахт Британии достигала 50 метров, к началу XVIII века – 100 метров, а к 1765 году – 200. Как мы видели, такое заглубление создавало спрос на увеличение мощности насосов, что и порождало первые паровые двигатели. Оглядываясь назад, мы можем счесть паровой двигатель устройством для экономии сил, но самые первые его варианты наоборот создавали больше возможностей для труда. Они выкачивали воду, оголяя угольные пласты, для извлечения которых требовался изнурительный труд. Причём женщины и дети трудились наравне с мужчинами. Роберт Болд, описывая угольную торговлю в Шотландии 1808 года, подробно рассказывал о тяжёлом труде женщин, которым постоянно приходилось подниматься по лестницам, вынося на своей спине из шахт уголь в корзинах. Каждая женщина за рабочий день поднимала на поверхность около 1800 кг. [11]
Некоторые историки заявляют, что слишком прожорливый двигатель Ньюкомена было экономически оправдано использовать только в надшахтных зданиях, выкачивая воду из той самой шахты, что поставляла для него топливо. Они утверждают, что добавление стоимости транспортировки топлива сделало бы такой двигатель убыточным. [12] Если это было бы так, это бы неплохо объяснило, почему двигатели придумали исключительно в Британии – нигде более так интенсивно не использовали уголь в качестве топлива, и нигде больше не было доступа к такому дешёвому топливу, сделавшему использование первых паровых двигателей выгодным. Однако это больше похоже на преувеличение. Существуют фрагментарные свидетельства того, что двигатели Ньюкомена работали в Корнуолле в начале XVIII века, выкачивая воду из оловянных шахт. В этом регионе было много металлосодержащих шахт, но мало угля. Судя по всему, экономический смысл эти шахты потеряли, после чего закрылись, только вследствие того, что консерваторы увеличили акцизы на прибрежную торговлю углём. Ведь уголь поступал в Корнуолл с севера через Бристольский залив, точно так же, как в Лондон он поступал по эстуарию Темзы. [13]
Если двигатели Ньюкомена и правда могли работать в отдалении от месторождений каменного угля, всё равно кажется разумным, что лёгкий доступ к дешёвому топливу был необходим для зарождения и успешного развития в Британии паровых двигателей. Согласно каноничной истории британской угольной индустрии, владельцы шахты Грифф близ Ковентри ежегодно тратили по £900 на откачку из неё воды при помощи гужевой силы. После приобретения двигателя Ньюкомена ежегодные траты (без учёта вложений в машину) снизились до £150. [14]
Неудивительно, что вездесущий Смитон в итоге обратил внимание на неэффективную машину Ньюкомена. Следуя своей схеме, применённой для улучшения водяного колеса, в 1765 году он разработал небольшую модель двигателя (с цилиндром диаметром в 45 см) для экспериментов. Он подсчитал нагрузку на поршень и выдаваемую машиной мощность, и разработал способы улучшения прокладок и работы клапанов. Кульминацией его работы стала машина, разработанная для шахты Уил-Бизи в деревне Чейсуотер графства Корнуолл, и заменившая две работавшие там до этого машины. Её построили в 1775 году; она выдавала 72 лошадиные силы против 60 л.с. в сумме у двух предыдущих, при потреблении угля на уровне 60% от предыдущих показателей.
Он нашёл манеры владельцев шахты мерзкими, а их скептическое отношение к его работе и вовсе вывело его из себя. Тем не менее, они со своими рабочими запустили-таки двигатель, посрамивший всех сомневавшихся, откачав из шахты больше воды, чем традиционная машина, истратив при этом в три раза меньше топлива. Потребляя меньше топлива, машина Уатта выдавала примерно в три раза большую мощность по сравнению с двигателем Ньюкомена и в два раза больше, чем у Смитона.
Но с XVII века и далее Британия выделялась всё возрастающим потреблением угля для этой цели. К 1700 году британцы раскапывали почти по 3 млн тонн угля в год – в 13 раз больше, чем в 1560 году, при том, что население острова не выросло с того времени даже вдвое.
Европейские шахтёры времён эпохи Возрождения, всё глубже зарывавшиеся в землю в поисках руды, неизменно находили другую, менее желанную субстанцию: воду. Где бы они ни рыли, вода находила их, просачиваясь в туннели и шахты. Если её не получалось удалять так же быстро, как она прибывала, она в итоге затапливала шахту, делая её бесполезной. Чем глубже была шахта, тем большую проблему представляла вода. А к концу средневековья некоторые шахтёры сумели закопаться уже достаточно далеко. Веками шахтёры разрабатывали различные приспособления для избавления от этой помехи, от простейших цепочек рабочих с вёдрами до сложных подъёмных устройств. Многие из них описаны в трактате о подъёме металлов из земли De re metallica 1556 года за авторством Георгия Агриколы, одного из отцов минералогии.
История Раммельсбергской шахты в центре Германии представляет собой ярчайший пример изобретательности и упорства в попытках осушения подземных работ. Предприимчивые саксы начали рыть землю для добычи меди на поверхности горы Раммельсберг ещё в X веке, но с годами шахтёры всё глубже зарывались в гору в поисках руды. В итоге, в XII столетии, им пришлось вырыть наклонный дренажный тоннель, или штольню, длиной около 800 метров, соединявший шахту со склоном горы. На осуществление этого проекта ушло 30 лет. Рабочим приходилось таскать воду вёдрами из нижних частей шахты до устья штольни. Однако такой метод мог существовать не очень долго, и шахту забросили до XIV века, когда её новые владельцы построили там механическую систему подъёма воды, приводимую в движение мускульной силой людей при помощи колеса. В следующем столетии в шахте вырыли ещё одну, более глубокую штольню – на этот раз её рыли почти сто лет, поскольку длина её должна была быть значительно больше. После чего были построены каналы, соединяющие осушающие машины с шахтой. К этому времени шахтёры зарылись почти на 300 м вглубь. [1]
Но дренажные системы, подобные той, что использовалась в Раммельсберге, подходили только для возвышенностей, на которых можно было выкопать тоннель изнутри шахты наружу, в точку, расположенную ниже. Шахты, расположенные не в горах или на холмах, сильнее зависели от механизмов, подымавших воду. Однако мало какие шахты в то время были такими же глубокими, как Раммельсбергская – типичной для Германии того времени была шахта глубиной 23-24 метра. [2]
Порох в Англии конца XVII века никак нельзя было назвать дешёвым источником энергии. Стоимость двух фунтов пороха равнялась среднему дневному заработку [4].
...
Первым надёжно документированным использованием машины Ньюкомена считается её установка на угольной шахте близ Бирмингема в 1712 году, хотя Ньюкомен наверняка потратил на её разработку много лет. Возможно, он возводил ранние её модели на оловянных шахтах Корнуолла, к западу от родного Девоншира [15]. Когда патент Севери, наконец, закончил действие в 1733 году, только в одной Англии было возведено 100 машин Ньюкомена. Несколько экземпляров построили в Бельгии, Франции, Германии и в других частях Европы. Сам Ньюкомен умер в 1729 году [16]. В 1753 году первая паровая машина прибыла в Америку – её собрали на медной шахте Шюльера в Нью-Джерси из частей, произведённых в Корнуолле.
На протяжении большей части истории по всему миру основным источником топлива для домашнего и промышленного разогрева было дерево – напрямую, или же в виде предварительно запечённого древесного угля (а не ископаемый уголь). Вацлав Смил [Energy and Civilization: A History, 2017] оценил, что в XIX веке 98% всей энергии люди добывали из растений. Однако к тому времени Британия добывала девять десятых энергии из угля, добытого в земле. Такая интенсивная добыча угля была характерна только для британского острова, а не для всей Западной Европы. Ближайший сосед и соперник Британии, Франция, во времена Наполеона получала из угля только десятую часть всей потребляемой энергии. [1]
....
На большей части острова залежи угля подходили к поверхности – особенно в поясе длиной около 500 км, шедшем посередине, от Бирмингема в Эдинбург. Неуёмное потребление угля в Британии возникло из-за комбинации легко доступного угля с демографическим взрывом, происходившем в Лондоне. В XVI веке его популяция больше чем удвоилась, а затем два столетия подряд увеличивалось в четыре раза каждые сто лет. К началу XIX века там жил уже миллион человек. Поскольку для обеспечения всех этих новых жителей топливом требовалось добывать древесину всё выше и выше по течению (а по реке доставлять грузы было гораздо дешевле, чем по земле), стоимость леса постоянно росла. В результате стоимость древесного топлива в Лондоне с 1550 до 1700 года выросла в три раза (в натуральном исчислении). [5]
...
Уголь, концентрированные останки древних папоротников, лепидодендронов и других разложившихся растительных веществ каменноугольного периода эпохи, давал больше энергии на фунт (как на единицу веса, так и на денежную единицу) чем дерево. [6] Однако средневековые дома невозможно было отапливать углём – открытые очаги заполняли дома дымом, а сернистый угольный дым чрезвычайно вреден для здоровья. Поэтому для перехода с дерева на более дешёвый уголь необходимо было изменить архитектуру английских городов, построив в домах дымоходы. [7] Это не случайно произошло в XVI веке – как раз, когда население Лондона начало быстро расти, вследствие чего росла и стоимость древесины. [7]
Без изобретения домов с дымоходами лондонского демографического взрыва просто не было бы – сельские бедняки оставались бы дома, вместо того, чтобы тянуться в города и замерзать там до смерти, не имея возможности отапливать дома. Но вместо этого дешёвый северный уголь поступал в лондонские очаги во всё возрастающем количестве. К XVIII веку британцы добывали почти 3 миллиона тон угля ежегодно, более чем в 13 раз больше, чем в 1560 году – хотя к тому времени население острова не выросло даже в два раза. [8]
...
Тем не менее, люди рыли шахты всё глубже в поисках топлива для согревания британских граждан. К концу XVII века максимальная глубина угольных шахт Британии достигала 50 метров, к началу XVIII века – 100 метров, а к 1765 году – 200. Как мы видели, такое заглубление создавало спрос на увеличение мощности насосов, что и порождало первые паровые двигатели.
...
Некоторые историки заявляют, что слишком прожорливый двигатель Ньюкомена было экономически оправдано использовать только в надшахтных зданиях, выкачивая воду из той самой шахты, что поставляла для него топливо. Они утверждают, что добавление стоимости транспортировки топлива сделало бы такой двигатель убыточным. [12] Если это было бы так, это бы неплохо объяснило, почему двигатели придумали исключительно в Британии – нигде более так интенсивно не использовали уголь в качестве топлива, и нигде больше не было доступа к такому дешёвому топливу, сделавшему использование первых паровых двигателей выгодным. Однако это больше похоже на преувеличение. Существуют фрагментарные свидетельства того, что двигатели Ньюкомена работали в Корнуолле в начале XVIII века, выкачивая воду из оловянных шахт.
....
Если двигатели Ньюкомена и правда могли работать в отдалении от месторождений каменного угля, всё равно кажется разумным, что лёгкий доступ к дешёвому топливу был необходим для зарождения и успешного развития в Британии паровых двигателей. Согласно каноничной истории британской угольной индустрии, владельцы шахты Грифф близ Ковентри ежегодно тратили по £900 на откачку из неё воды при помощи гужевой силы. После приобретения двигателя Ньюкомена ежегодные траты (без учёта вложений в машину) снизились до £150. [14]
....
Типичная доменная печь в Британии XVIII века выдавала 300 тонн железа в рабочий сезон с октября по май, когда можно было рассчитывать на то, что текущая вода будет вращать водяное колесо и приводить в движение мехи. Чтобы печи работали весь этот период без перерывов, на каждую из них требовалось порядка 15 квадратных километров леса (на такой площади деревья успевали вырастать ежегодно для бесперебойного снабжения печи). [18]
....
В коксе было меньше примесей, чем в угле, что уменьшало вероятность загрязнения руды в печи. Более того, поскольку он являлся побочным продуктом работы недалеко расположенного Шропширских угольного бассейна, он был гораздо дешевле древесного угля. Впоследствии другие производители железа взяли инновацию Дарби на вооружение, и к 1750-м годам она распространилась по всей Британии. Кокс стал предпочтительным топливом для плавки британского железа.
...
Всё поменялось в 1747 году, когда в Швеции ограничили экспорт железа. Цены в Британии внезапно начали расти, пошли новые инвестиции, начали строить новые чугунолитейные предприятия. Эти новые домны начали использовать кокс (в том числе и новая домна Абрахама II в Хорсхее, построенная в 1754 году), и к 1790-м уже только 10% британского железа выплавляли при помощи древесного угля. [26]
Тщательные количественные исследования Смитона позволили расширить географию использования паровых машин и повысить их эффективность. Однако это не отменяло того факта, что паровой двигатель мало где можно было использовать за исключением откачки воды из шахт, причём и такое его применение влетало в копеечку – разве что за исключением случаев, когда его устанавливали в угольных шахтах.
Вплоть до 1780-х годов паровые двигатели почти всегда использовались исключительно для откачки воды. Если они и служили источником энергии для промышленных агрегатов, то всегда не напрямую – например, они могли перекачивать воду наверх, которая затем, стекая естественным путём, крутила водяное колесо.
Однако не было решения по лунной программе. Из-за этого тормозился процесс создания лунных кораблей, подготовки экипажей, строительства новых заводов и стартовых комплексов. Королев и Келдыш от имени Совета Главных конструкторов обратились к Хрущеву с прямым вопросом:
«Летим или не летим на Луну?» Последовало указание: «Луну американцам не отдавать! Сколько надо средств, столько и найдем».
Наконец-то 3 августа 1964 года вышло историческое постановление № 655–268 «О работах по исследованию Луны и космического пространства». Согласно этому постановлению — программу облета Луны заполучил Владимир Челомей, но и команду Королева не обидели: впервые на высшем уровне было заявлено, что «важнейшей задачей в исследовании космического пространства с помощью ракеты» Н-1» является освоение Луны с высадкой экспедиций на ее Поверхность и последующим их возвращением на Землю».