Воронцов. Перезагрузка. Книга 6

Глава 3

Несколько дней я ходил задумчивый, погружённый в свои мысли настолько, что даже Машенька начала беспокоиться. Однажды вечером, после ужина, она осторожно коснулась моего плеча:

— Егорушка, что-то случилось? Ты всё ходишь, будто туча грозовая, и даже к супу сегодня почти не притронулся.

Я улыбнулся, взяв её руку в свою:

— Ничего дурного, Машенька. Просто обдумываю одну задачу… весьма непростую.

И действительно, мысли мои были заняты важным делом. Я несколько дней обдумывал, как же получить энергию, чтоб можно было и зимой заниматься заготовкой досок, и станок токарный сделать, и вентилятор чтоб в кузне работал, и можно было даже пресс соорудить для ковки металла.

Проблема состояла в том, что на зиму колесо водяное нужно снимать — лёд мог поломать всю конструкцию. А без него вся наша работа останавливалась до весны.

Вопрос был один — где взять энергию в холодное время года?

Я перебирал в уме различные варианты: ветряк построить? Но зимой часто бывает безветренно, да и механизм сложный, требует умелых рук и точных расчётов. Может, использовать лошадей? Но это значит, что им целый день ходить кругами.

И вот однажды, когда я прогуливался вдоль реки, наблюдая, как по воде плывут золотистые осенние листья, меня осенило. Я остановился так резко, что сопровождавший меня Митяй чуть не налетел на меня сзади.

— Чего встали-то, Егор Андреевич? — удивился он.

А я смотрел на быстрое течение реки и думал о том, что она продолжает нести свои воды даже когда сверху покроется льдом. Вода не останавливается! Она течёт и подо льдом, с той же силой, что и летом.

— Митяй, — сказал я, повернувшись к нему, — а что, если мы поставим колесо не на поверхности, а под водой? Под самым льдом?

Митяй почесал затылок, недоумевая:

— Как же его под лёд-то поставить? Да и не колесо нужно, а…

— А что-то вроде пропеллера, — закончил я за него, рисуя в воздухе воображаемую конструкцию. — С лопастями, как у мельницы, только поменьше и покрепче. И поставить их не вертикально, а под углом, чтобы вода, ударяясь о них, заставляла вращаться ось. Турбина! — я хлопнул его по плечу. — Идём скорее в деревню, нужно обсудить это с мужиками и начать готовиться.

Весь октябрь мы работали над нашим новым изобретением. Я собрал всех умельцев деревни — Семёна, Петьку, Захара, Илью, Митяя, Прохора, Ивана.

Мы расположились в большом амбаре, где я расстелил на столе лист бумаги и начертил примерную схему того, что задумал.

— Смотрите, — говорил я, водя углём по бумаге, — вот река, сверху лёд. А вот здесь, под льдом, мы устанавливаем турбину — это ось с лопастями, которые под действием движущейся воды будут вращаться.

— А из чего лопасти делать будем? — спросил Семён. — Железа у нас не столько, чтоб целую турбину ковать.

— Из дерева, — ответил я. — Из крепкого дуба или лиственницы. А вот ось непременно железная должна быть, тут уж придётся постараться, — я многозначительно посмотрел на Петьку.

Он кивнул, прикидывая в уме объём работы:

— Осилим. Только придумать как ось смазывать, иначе деревянные гнёзда быстро сотрутся.

Мы обсуждали детали конструкции до глубокой ночи. Илья предложил сделать лопасти не плоскими, а изогнутыми, как крыло птицы, чтобы они лучше улавливали силу потока. Семён подсказал, как можно усилить конструкцию, используя железные обручи, которые стягивали бы деревянные части.

На следующий день мы приступили к работе. Выбрали на реке место, где течение было самым быстрым, но при этом не слишком бурным — в стремнине могло сорвать всю конструкцию, а в тихой заводи не хватит силы для вращения. Помимо этого, я уточнил у Ильи в каком месте остается всегда глубоко, чтоб наша турбина оставалась под водой, даже когда река осенью мелеет.

Илья с помощниками занялся изготовлением лопастей. Он взял для этого крепкую лиственницу — дерево прочное, не гниёт в воде и хорошо поддаётся обработке. Каждую лопасть тщательно вырезали, придавая ей форму, напоминающую крыло птицы — слегка изогнутую, с одной стороны выпуклую, с другой вогнутую.

— Вот так она будет лучше ловить силу воды, — объяснял я, рассматривая готовую лопасть. — Вода будет обтекать её и создавать давление, которое заставит вращаться всю конструкцию.

Петька тем временем трудился в кузнице над осью. Это была самая ответственная часть работы — ось должна была быть прочной, идеально прямой и достаточно длинной, чтобы к ней присоединить кривошип.

— Такое дело с одного раза не сделаешь, — пыхтел Петька, вытирая пот со лба, пока его помощник крутил велосипед. — Нужно несколько прутьев сковать вместе, чтоб прочно было.

Я не отходил от кузницы, наблюдая за работой и давая советы. Раскалённое железо шипело, когда его опускали в воду, пар клубами поднимался к потолку, а мощные удары молота слышались аж в деревне.

Через три дня основные части были готовы, и мы приступили к сборке. Недалеко от берега реки соорудили специальный помост, как раз там, где будет размещена турбина. На нем устанавливали и налаживали конструкцию перед тем, как опустить под воду. При чем сделали его на высоте нашего моста, чтоб когда по весне вода поднимется — конструкция была над водой.

Восемь лопастей крепились к ступице — деревянному диску, укреплённому железными обручами. Каждая лопасть устанавливалась под тщательно выставленным углом к потоку воды, чтобы максимально использовать его силу.

— Всё как у мельничного колеса, только наоборот, — объяснял я мужикам, которые с интересом наблюдали за сборкой. — Там вода падает сверху и вращает колесо силой своей тяжести, а здесь она течёт горизонтально и вращает турбину силой своего движения.

— В любом случае нужен кривошип, — воскликнул Петька.

— Верно, — кивнул я. — Кривошипно-шатунный механизм. Он преобразует вращение в движение вверх-вниз или взад-вперёд.

С этим механизмом мы уже сталкивались с Петькой, когда делали кривошип для водяного колеса. Он сразу взялся за дело, взяв себе помощников из мужиков.

— Здесь разместим компрессор, — объяснял я, показывая на площадку. — Вал от турбины через кривошип будет подниматься и опускаться из воды и передавать движение.

Петька задумчиво почесал затылок:

— А как же лёд зимой? Не повредит механизм?

— Об этом я уже подумал, — ответил я. — Вокруг вала и всех подводных частей соорудим защитный короб из бревен — так, как вы укрепляли опоры на мосту, чтоб лед не снес по весне. Внутри оставим немного пространства. Зимой будем поддерживать там незамерзающую полынью, подавая тёплый воздух по отдельной трубке прямо из кузницы. Можно даже поставить небольшую печурку на площадке, чтобы греть вокруг механизма. Но это если будут совсем лютые морозы.

Мужики одобрительно загудели.

— А из чего трубы делать будем? — спросил один из помощников. — Чтобы воздух подавать на берега?

Я задумался на минуту:

— У нас два варианта. Первый — обожжённая глина. Сделаем трубы как керамические сосуды, только длинные, и соединим их между собой. Обмажем стыки глиной с известью для герметичности.

— Глина может треснуть от мороза, — заметил кто-то из мужиков.

— Верно. Поэтому второй вариант — кожаные трубы. Возьмём шкуры, выделаем их особым образом, чтобы были эластичными, но прочными. Сошьём в трубы, а швы пропитаем смолой или воском. Кожа выдержит и холод, и перепады давления.

— А может, и так и этак? — предложил Петька. — На ровных участках — глиняные, они прочнее, а где поворот какой — кожаные, они гибкие и мороза не будут бояться.

— Отличная мысль! — похвалил я. — Так и сделаем.

Работа закипела. Кривошип присоединили к валу турбины таким образом, чтобы он выходил над поверхностью воды и соединялся с системой рычагов на площадке. Петька разработал остроумную систему защиты подводной части от льда: мы обложили её срубом из толстых брёвен, оставив внутри просторную камеру. В эту камеру можно было подавать тёплый воздух через специально оставленное окошко, чтобы предотвратить образование льда вокруг движущихся частей.

На самой площадке я решил создать традиционную, но усовершенствованную систему мехов. Ведь именно мехи тысячелетиями служили кузнецам верой и правдой, позволяя раздувать пламя до невероятных температур.

Первым делом мы подготовили основу для мехов — прочные деревянные рамы из дуба, скреплённые металлическими заклёпками и хорошо просмоленные. Для каждого меха требовалось две створки, между которыми натягивалась кожа. Её пришлось сшивать особым способом — двойным швом с промежуточной прокладкой из пропитанного воском льняного шнура. Такое решение гарантировало полную герметичность соединения. Края кожи крепились к деревянным створкам с помощью тонких металлических планок и множества маленьких гвоздей, между которыми расстояние не превышало полусантиметра. Для дополнительной герметизации стык между кожей и деревом промазали смесью из пчелиного воска, животного жира и тонко измельчённого древесного угля.

Мы создали систему из шести больших мехов, установленных попарно. Каждая пара работала в противофазе: когда один мех наполнялся воздухом, другой выдавливал его в общий коллектор. Это обеспечивало непрерывный поток воздуха без резких пульсаций, что было важно для стабильной подачи воздуха и дальнейшего его сжатия.

Механизм приведения мехов в движение представлял собой сложную систему рычагов, шарниров и эксцентриков. Основной привод осуществлялся от кривошипа установленного на валу турбины, а далее через систему шестерён, позволявшую регулировать скорость и амплитуду движения. Для случаев, когда водяной поток ослабевал или требовалось техническое обслуживание турбины, мы предусмотрели возможность остановки и даже ручного привода — длинные рычаги с противовесами, которые мог приводить в движение человек.

Каждый мех имел клапанную систему, которая определяла направление движения воздуха. Впускные клапаны располагались в верхней створке и открывались при расширении меха, позволяя воздуху заполнить внутреннее пространство. Клапаны представляли собой кожаные лепестки, закреплённые только с одной стороны. При сжатии меха давление воздуха плотно прижимало эти лепестки к отверстиям, закрывая путь для выхода воздуха обратно. Вместо этого воздух устремлялся через выпускные отверстия в нижней створке, снабжённые аналогичными, но противоположно направленными клапанами, которые открывались только для выхода воздуха, но не позволяли ему вернуться обратно.

От каждого меха воздух поступал в промежуточный коллектор, выполненный из гладко отполированного дерева большого диаметра. Внутри коллектора мы установили систему перегородок, которые гасили пульсации потока и выравнивали давление. Из коллектора уже шла основная труба.

Особое внимание мы уделили герметичности всех соединений. Каждый стык, каждая точка крепления проверялись многократно. Для проверки герметичности мы использовали простой, но эффективный способ — намыливали поверхность вокруг соединений и наблюдали, не появляются ли пузыри при работе системы. Малейшее подозрение на утечку — и соединение перебиралось заново.

Система управления мехами позволяла точно регулировать интенсивность подачи воздуха. Мы установили заслонки с рычагами управления, которые могли изменять проходное сечение магистральной трубы от полностью открытого до практически закрытого положения. Кроме того, регулировка могла осуществляться изменением скорости движения мехов через систему передач от механизма звездочек.

Для предотвращения возгорания деревянных частей мехов вблизи горна мы применили несколько защитных мер. Последний участок воздуховода был выполнен исключительно из металла, с двойными стенками и воздушной прослойкой между ними для теплоизоляции. Кроме того, мы установили несколько водяных резервуаров, из которых постоянно капала вода на наиболее подверженные нагреву участки конструкции.

От коллектора трубы меньшего диаметра расходились на разные берега реки. Одна шла к кузнице, вторая к лесопилке. Эти трубы были изготовлены из обожжённой глины, тщательно высушенной и максимально отполированной для уменьшения сопротивления потоку воздуха. Соединения между трубами выполнялись с использованием манжет из мягкой кожи, пропитанной смолой. Такое решение позволяло компенсировать температурные расширения.

В кузнице на конце трубы установили индивидуальный регулятор потока — конические заслонки, которыми кузнец мог управлять ногой через систему педалей и тросов. Это позволяло контролировать интенсивность горения, не отрываясь от работы и не выпуская из рук инструмент или заготовку.

Для защиты от непогоды над всей системой мехов и труб мы возвели навесы из тщательно подогнанных друг к другу досок, покрытых сверху несколькими слоями просмолённой ткани. Такое укрытие надёжно защищало механизмы и кожаные детали от дождя и снега, продлевая срок их службы.

Когда система была полностью собрана, мы провели испытания, постепенно увеличивая скорость работы мехов. Зрелище было впечатляющим — огромные кожаные полотнища ритмично вздымались и опадали, словно дышало какое-то гигантское существо. Воздух с шумом устремлялся по трубам, а пламя в горне отзывалось, разгораясь до ослепительно белого цвета.

Наша система мехов стала сердцем всей кузницы — мощным, надёжным, способным работать непрерывно на протяжении многих часов. Её ритмичный гул и характерные вздохи стали неотъемлемой частью звукового ландшафта нашей мастерской.

— Позже, на каждом берегу поставим приёмные станции, — объяснял я план дальнейших действий. — Там будем сжимать воздух, который будет поступать в накопители, а оттуда уже на механизмы, которые преобразуют давление обратно в механическую энергию.

Следующие дни мы занимались наладкой системы, перепроверяли все крепления и соединения. Вроде всё было сделано хорошо. В итоге, часть того, что было запланировано — сделали. Но это действительно была лишь часть.

Если для поддува достаточно было передавать просто поток воздуха, то для лесопилки требовалась более сложная система. Поэтому мы перекрыли заслонками подачу воздуха в сторону берега где была лесопилка. Дальнейшей переработкой механизма каретки решили заняться позже.

В начале ноября ударили первые серьёзные морозы, и река начала покрываться льдом. Мы с тревогой наблюдали за тем, как ледяная корка постепенно затягивает поверхность воды, приближаясь к месту, где была установлена турбина.

— Не остановится ли она? — беспокоился Петька, глядя на замерзающую реку.

— Не должна, — ответил я, хотя и сам немного волновался. — Течение подо льдом остаётся сильным. Лишь бы где от кривошипа идет вверх не прихватило.

И действительно, даже когда река полностью покрылась льдом, маховик продолжал размеренно вращаться, передавая движение на все подключённые механизмы.

— Вот теперь мы и зимой будем с работой, — довольно говорил Семён, наблюдая, как воздух ровно раздувает горн. — Не придётся постоянно крутить велосипед или сидеть сложа руки, в ожидании весны.

А я же думал о том, что сколько же теперь можно создать различных инструментов, которые могли бы работать от сжатого воздуха.

Каждый вечер, когда я возвращался с Быстрянки домой, Машкенька уже ждала меня у калитки. Она как-то особенно чувствовала время моего прихода — будто внутренние часы её подсказывали точный момент появления моей усталой фигуры на дороге. В её глазах я всегда видел то, что помогало пережить самые тяжёлые дни — понимание, которое не требовало слов.

— Ты опять заработался, наверное и не обедал даже, — говорила она, качая головой, но в этой простой фразе не было упрёка, только забота.

— Нужно съездить в город, — сказал я как-то, разглядывая почти готовый механизм. В нём не хватало всего двух деталей, но без них вся конструкция оставалась лишь красивой, но бесполезной игрушкой. — И ещё нужно заглянуть к ювелиру. Митяй говорил что шприц у него получился — нужно объяснить как иглы делать.

Машенька кивнула, даже не спрашивая, когда я вернусь. Знала, что город заберёт меня минимум на неделю. Если бы она только знала, как окажется права.