Водоход Кулибина
Водоход был впервые построен Кулибиным в 1782 году. Он использовал несколько контринтуитивную, но достаточно простую идею — если поставить на судно водяное колесо и на вал колеса намотать трос, закрепленный на дне, то, при достаточно большом отношении диаметров вала и колеса, вращение колеса будет двигать судно против течения(мы уже видели использование сходного принципа в торпеде Бреннана).
Якорь судна на шлюпке завозился вверх по течению. Течение реки приводило в движение установленные на судне водяные колёса. Колёса вращали ось, которая через зубчатую передачу была соединена с другой осью, на которой был установлен барабан, на который наматывался якорный канат. Таким образом судно подтягивало само себя по канату вверх по течению. Пока судно подтягивалось к одному якорю, вверх по течению успевали завозить другой, и процесс повторялся.
Для прохождения мелких мест и движения под парусом водоход должен был иметь устройство регулировки по высоте, для управления мощностью – переменную передачу от колеса, нужно было также иметь возможность отсоединять барабан с намотанным тросом для размотки, в общем устройство водохода было куда сложнее чем кажется на первый взгляд.
Почему же такая схема никогда и нигде не использовалась? В советские времена проговаривалась универсальная формула — «косность царских чиновников», но на деле чиновники Российской империи очень даже интересовались предложениями изобретателей. В конце концов те же прототипы Кулибина были построены на казенные деньги.
Начнем с вопроса приоритета. Надо быть очень наивным человеком чтобы принимать всерьез болтовню о русских чудо изобретателях и ученых 18 века. Россия тех времен – прекрасная иллюстрация того, что ждет попаданца. В 17 веке мы видим полную интеллектуальную пустыню – за все столетие в стране печатается 483 изданий, из них СЕМЬ нецерковного содержания – для сравнения в Европе было издано 530,000, разница в тысячу раз! Трудно недооценить усилия Петра по модернизации страны – при нем за четверть века было издано 600 светских изданий – 340 кратный рост(и 9513 названий за весь 18 век)! Петр выводит на вполне европейский уровень многие отрасли промышленности, но в интеллектуальной области мгновенных успехов не бывает. Только в 1745 появляется первый русский академик. До выхода российской науки на европейский уровень остается еще столетие…
Кулибин, безусловно, выдающийся человек, но большинство его изобретений это робкие первые шаги отечественной мысли. 300 метровый деревянный мост, испытанный без учета должного запаса на прочность(позднее Кулибин урезает осетра и предлагает строить трехпролетный железный), переусложненная самобеглая коляска, которая не была первой даже в России, прожекторы, предлагавшиеся еще Леонардо…
Не является исключением и водоход. Таккола упоминает схожую идею в De machinis в 1449 году, за 300 лет до Кулибина.
В 1784 Джеймс Рамси показывает Вашингтону модель которой водяное колесо приводило в движение шесты, отталкивающиеся от дна(не надо завозить якорь, позднее Кулибин также попробует эту идею), так что идея не была забыта за рубежом.
Давайте для начала посмотрим на обычную расшиву того времени на картине Репина “Бурлаки на Волге”.
Количество бурлаков тут явно занижено для художественного эффекта, в реале их было бы несколько десятков(человек на 3-4 тонны груза), их босяцкий вид характерен скорее для середины 19 века, когда ремесло уже умирало. В 18 веке подработка бурлаком была хорошей возможностью для крестьян, и лямку тащили здоровые мужики.
Первая деталь на которую нам стоит обратить внимание это парус. Стоил он 600-1,000 рублей, при стоимости расшивы порядка 3,500-5,000 – порядка 20 процентов от стоимости судна, составную мачту до 30 метров ставили специальными кранами.
Парус, разумеется, использовался. Точной статистики банально нет, но мы можем взять примерные цифры – расстояние от Астрахани до Нижнего Новгорода по реке 2100 км, типичное время пути вверх по реке – 3 месяца, скорость бичевой 5-10 км в день, под парусом 30, при удаче больше ста. Нетрудно видеть что средняя скорость в 23 км в день, с учетом задержек(бури, мели, остановки), говорит о том что большую часть пути судно проходило под парусом.
Забегая вперед, предположу что парус и был основной причиной неудачи водохода – он уже экономил большую часть мускульной силы и был куда проще в устройстве. Возможно это понимал и Кулибин — он добавляет парус на последних чертежах водохода.
Порядка половины оставшегося пути расшива шла подачами — завозился якорь и бурлаки тащили трос по палубе или вращали ворот. Таким образом бурлаки проходили по берегу не больше шестой части пути.
Интересно сравнение с пароходами – они начали завоевывать господство в 1850-х после того как уронили цены на фрахт вдвое и обеспечили намного более быструю доставку. это при том что цены на бурлаков еще раньше. Водоход позволял уменьшить команду примерно вдвое, при том что фрахт расшивы стоил примерно 5,000, на команду уходило 2,000 рублей – с учетом стоимости машин, экономия порядка 20%.
Оптимистичные попаданцы часто забывают этот момент – старая технология имеет огромное преимущество. Обороняющийся всегда может урезать затраты на рабочую силу и амортизацию. Для того чтобы новая технология внедрялась относительно быстро нужно преимущество не на 20%, а на 100-200%.
Нельзя не упомянуть о промежуточной технологии – коноводных судах.
Судно, на котором была поставлена машина, имело длины 27 сажен, ширины 22 аршина. Соли помещено было всего на половину груза около 25 тыс. пудов и когда машина восемью лошадьми приведена была в движение, тогда… судно против течения реки Камы проходило в 4 минуты 32 сажени. Людей при машине находилось для управления лошадьми — 8, для спуска снастей — 10 и для завоза якорей около 50 человек. … Для приведения коноводной машины с подчалками в действие на каждом конно-машинном судне ставилось до 120 лошадей (на две смены).
Их экономический эффект был также ограничен — 8 лошадей заменяли всего 40-60 бурлаков, но на завозе якорей работало примерно столько же. По-видимому, важным преимуществом коноводок перед водоходом было то что перевозить лошадей из низовий в верховья было выгодно, так что они так же могут считаться частью товара.
Водоход бы сильно улучшил свои показатели если бы заякоренные канаты были оставлены в реке загодя. Похожая схема была реализована впоследствии – в 19 веке от Рыбинска до Твери была проложена 400 км цепь, для так называемых туерных пароходов.
Полагаю главная проблема – относительная слабость централизованного правительства в 19 веке. Еще в 18 веке по Волге ходили пираты с пушками! Огромной проблемой для судоходства было отсутствие налаженной навигации – системы подготовки лоцманов и разметки фарватера знаками. Если у власти не было сил решить эти проблемы, то надеятся на организацию укладки двух тысяч километра каната и защиты его от воров и ледохода просто наивно.
И все таки … я все равно не до конца понимаю почему реакционный паром остался единственным средством транспорта, использовавшим энергию течения. Наверняка в истории были ситуации когда требовался водный транспорт по относительно быстрой реке на небольшие расстояния. Собственно это и было причиной российского конкурса 1781 года – правительство хотело иметь возможность дешево возвращать баржи вверх по Неве(74 км, быстрое течение у Ивановских порогов до их расширения). Возможно Санкт-Петербург в любом случае нуждался в большом количестве дров, а древесина в России всегда была дешева. Но неужели никогда не существовало идеальных условий для водохода? Чтож, будем надеятся на такие условия наткнется попаданец.
Источник: Попаданцев.Нет
