Юрий Петухов - Дорогами тысячелетий
Чуть выше уже говорилось об удивительной чугунной пагоде в Даньяне. Но, пожалуй, самым величественным памятником из чугуна является более раннее творение китайских металлургов. Восьмигранная колонна, названная «Небесной осью, знаменующей добродетель Великой династии Чжоу с ее сонмом земель». Она была построена в 695 году. Высота чугунного постамента колонны — 6 метров, его радиус — 8 метров. Высота самой колонны — 32 метра, а ее диаметр — 3,6 метра. На вершине колонны — «облачный свод» высотой в 3 метра, который венчают четыре бронзовых дракона, каждый высотой 3,6 метра. На сооружении «Небесной оси» пошло 1325 тонн чугуна. Даже по нынешним временам цифра солидная.
В отличие от чугуна сталь впервые получили не в Китае. Однако способ превращения чугуна в сталь был придуман в Китае, а технология, уже подробно разработанная ко II веку до н. э., легла в основу бессемеровского процесса, открытого на Западе лишь в 1856 году.
Как мы знаем, хрупкость чугуна объясняется значительным содержанием в нем углерода (до 4,5 процента). Если его частично удалить, то получится сталь, а если удалить его практически полностью, то сталь станет ковкой. Ковкую сталь китайские инженеры широко использовали при строительстве крупных мостов и акведуков.
Чугун китайцы называли «сырым железом», сталь — «великим железом», а ковкую сталь — «созревшим железом». Они понимали, что при «созревании» железо теряет какой-то важный компонент, но, не зная химии, описывали этот процесс как «потерю животворных соков».
Чтобы удалить углерод, китайские металлурги вдували в расплавленный чугун воздух. Этот способ называли также стократной очисткой, поскольку его повторяли многократно, и сталь раз за разом становилась все прочнее. Высоко ценились мечи из такой стали. Клинок, как правило, делали из мягкой ковкой стали, а наварное лезвие — из твердой.
Китайцы могли определять качество стали лишь опытным путем, в зависимости от того, сколько раз она «очищалась». Если требовалась очень мягкая сталь, они вдували больше воздуха. В Древнем Китае практиковался такой широко известный метод закаливания стали, как мгновенное охлаждение раскаленного докрасна или добела металла в жидкой среде. Это дает возможность сохранять внутреннюю микроструктуру металла, которая нарушается при медленном остывании в естественных условиях. Использовался также и отпуск стали — медленное ее остывание, этот способ обладает своими преимуществами. Искусные китайские мастера были виртуозными технологами: они знали бесконечное множество способов, как придать металлу требуемые качества.
Приблизительно в V веке в Китае уже сплавливали металлы. Так, чугун и ковкая сталь плавились совместно для получения «нечто среднего», то есть нового сорта стали. В сущности, тот же процесс разработали Мартен и Сименс в 1863 году, китайцы же практиковали его еще в VI веке, о чем свидетельствует относящееся к тому же периоду его описание: «Цю Хуайвэнь делал также сабли и из «многосуточного железа». Метод заключался в совместной плавке самого чистого чугуна и положенных в него слитков стали в течение нескольких дней и ночей, после чего они превращались в сталь».
В 1637 году Сун Инсин дал подробное описание этой технологии:
«Метод получения стали состоит в следующем. Ковкая сталь расплющивается в пластины или бруски шириной в палец и длиной около 4 сантиметров. Их заворачивают в листы ковкой стали. Сверху плотно укладываются чугунные чушки. Затем всю печь замазывают землей (или глиной) и начинают раздувать мехи. При достаточной температуре чугун плавится, а затем, капая и стекая, проникает в ковкую сталь. Когда оба металла образуют единое целое, сплав вынимают и отковывают. Затем его опять плавят и отковывают. Все это повторяется много раз».
В наши дни на одном из металлургических заводов в Англии воспроизвели древнекитайский способ плавки стали. Результаты превзошли все ожидания.
Как уже упоминалось, выплавка чугуна и выпарка соли стимулировали развитие газовой промышленности. Даже по самым осторожным оценкам, природный газ использовался в Китае для отопления и освещения уже к VI веку до н. э. Время от времени он вырывался из пробуренных для откачки солевых растворов глубоких скважин. Иногда древние геологи натыкались на газовое месторождение, и из скважины вместо рассола вырывался метан. Такие скважины называли «огненными колодцами». Уже к I веку до н. э. древние буровики достигали ста метров для извлечения рассолов. Систематическое бурение более глубоких скважин для добычи природного газа началось во II веке н. э.
В «Летописи страны к югу от горы Хуа», датированной 347 годом, написано:
«В том месте, где река, текущая из Бупу, соединяется с рекой Хуоцзинь, есть огненные колодцы. По ночам зарево освещает все небо — местные жители, чтобы добыть огонь, зажигают от него головни из очагов. Через короткие промежутки времени раздается шум, похожий на раскаты грома, и ослепительное пламя освещает место на несколько десятков ли вокруг. Для «удержания света» здесь пользуются трубами из бамбука, с их помощью газ переносят из одного места в другое, иногда на расстояние в день пути от скважины. Это пламя не оставляет пепла и горит ярко».
По бамбуковым трубам, которые прокладывали под дорогами или устанавливали на подпорках, солевой раствор и природный газ перегоняли на многие километры.
Чтобы обеспечить работу древних газопроводов, пришлось решить немало проблем. Вот как описывает уже упоминавшийся Темпл устройство газового провода в древнем Китае:
«В книгах довольно подробно рассказывается о сложных приспособлениях для контроля за горением газа. Из «огненных колодцев» он попадал в большую деревянную камеру, напоминающую конусообразную бочку, врытую в землю на глубину около трех метров. По подземной трубе в камеру подавался воздух. От этого большого «карбюратора» отводились трубы к коническим бочкам меньшего размера, установленным на поверхности. Через отверстия, которые можно было открывать и закрывать, в них попадал воздух. Постоянный контроль за составом воздушно-топливной смеси обеспечивал регулировку всего «двигателя». При падении давления смеси создавалась Опасность выбросов пламени и взрывов, для их предотвращения приоткрывали отверстие главной камеры. Чрезмерное обогащение смеси также грозило возгоранием, поэтому избыточный газ отводился по трубам, «устремленным в небо».
Факелы высотой менее 50 сантиметров использовались для освещения в некоторых городах провинции Сычуань. Здесь пользовались газом для отопления жилищ, но, как это делалось, нам неизвестно. Для приготовления пищи в то время вряд ли существовали настоящие газовые плиты, скорее всего для этого приспосабливали отопительное устройство».
Рискну предложить историкам один из простейших способов отопления газом, почерпнутый из нашей действительности. Занесла меня лет двадцать назад в Саратов командировочная судьба. Мест в гостинице, как и полагается, нет. Выручил меня адресок одной старушенции, дальней родственницы моего товарища. Завалился я к ней морозным зимним вечерком. У нее-то и увидел, как могли топить китайцы две тысячи лет назад. В печку с изразцами, точнее, в камеру, куда кладут дрова, в самое ее начало, была просунута газовая горелка. Она и нагревала воздух и старинные огнеупорные кирпичи. Может быть, так грелись древние китайцы, как некоторые из нас в XX веке?
Китайские мастера были искусны и в механике. Довольно часто приходится слышать, как шоферы говорят: опять кардан полетел. Известный всем нам с детства универсальный шарнир под названием «карданов подвес» был изобретен вовсе не Джероламо Кардано (1501–1576). Он просто описал это устройство в своей ставшей широко известной книге «Хитроумное устройство вещей», вышедшей в 1550 году, и справедливости ради надо сказать, что на авторство он и не рассчитывал.
Сейчас карданов подвес непременная часть гироскопов, без которых не обходится ни одно навигационное устройство для ракет, самолетов, кораблей. В прошлом веке цыганские повозки освещались с помощью хитроумного приспособления. В центре соединенных друг с другом медных колец закреплялась лампа. Даже при самой сильной тряске она не переворачивалась и сохраняла вертикальное положение. В этом заключается и основная идея карданова подвеса: несколько колец, помещенных одно внутри другого, соединяются в двух противоположных точках, что дает им возможность вращаться относительно друг друга. Если в центре колец поместить груз, например лампу, то он будет сохранять вертикальное положение. К XVIII веку китайские мореплаватели уже использовали компасы, закрепленные на кардановом подвесе.
Первое упоминание о кардане встречается в китайских источниках примерно в 140 году до н. э. Более чем триста лет спустя механик Дин Хуань изобрел этот механизм вторично. В Европе же карданов подвес появился через 1100 лет после его изобретения, а еще через 800 лет изобретатели стали использовать этот принцип для стабилизации.
