В предыдущих главах я показал, в каких направлениях работала творческая мысль инженеров и философствующих механиков самого раннего периода. Сегодня достаточно заглянуть на ветряную мельницу, прислушаться к шуму работающих механизмов, посмотреть на отполированные детали зубчатых передач, чтобы убедиться в том, что первые создатели колесных механизмов слишком мало значения придавали проблеме трения. Многие из них, как мне кажется, неосознанно верили, что трение — это некое постоянное свойство, присущее любому механизму. Единственный путь для уменьшения его влияния они видели в том, чтобы создавать устройства как можно большего размера, полагая, что, чем больших размеров будет механизм и чем больше в нем будет разных колес, тем ближе они подойдут к созданию механизма, в котором трение вообще отсутствует. Потом останется ввести в конструкцию машины какой-нибудь элемент (пусть это будет еще одно колесо или черпак для воды), и можно будет не только полностью преодолеть силу трения, но и достичь такого совершенства всей системы, когда колеса станут вращаться сами по себе.
И как ни наивно выглядит это убеждение сегодня, ему можно найти свое оправдание. Ведь если мы попытаемся представить, что у нас нет ни опыта, ни знаний людей двадцатого столетия, то вечное движение действительно может показаться одним из явлений природы, которое нужно использовать с наибольшей для человека пользой.
В 70-х годах прошлого столетия немецкий филолог Гейгер выдвинул весьма интересную гипотезу и вскоре отыскал убедительные доводы того, что буддистские молитвенные колеса (на которых укреплялись тексты молитв верующих и которые вращались под действием силы воды) были первым вариантом водяного двигателя.
Примитивным средством для подъема воды было так называемое персидское колесо. Действуя автоматически в текущем потоке воды, оно поднимало ее на определенную высоту. Чрезвычайная простота и доступность устройства вдохновляли бесчисленное множество создателей вечных механизмов. Существует одно непременное условие работы этого простейшего водоподъемника: чтобы персидское колесо вращалось, его диаметр должен быть больше той высоты, на которую нужно поднять воду.
Рис. 9. В различных вариантах персидского колеса использовались либо полые спицы, которые наполнялись водой через отверстия в ободе и опорожнялись через ступицу, либо изогнутые спицы, сделанные наподобие гребного колеса. Эти колеса назывались соответственно «рогатым барабаном» или насосом де ла Фейе и приводились в действие потоком речной воды.
Водоподъемник состоял из деревянного колеса, свободно вращающегося на валу. По ободу колеса на осях подвешен ряд черпаков. Когда поток поворачивает колесо, черпаки попадают в воду и погружаются в нее. Колесо продолжает поворачиваться, перенося черпаки и поднимая их до уровня желоба, отводящего воду от устройства. Здесь черпаки переворачиваются, выливают воду и пустыми совершают вращение с колесом, пока снова не погрузятся в воду.
Существовал вариант персидского колеса, в котором вместо черпаков использовались полые изогнутые трубки. Иногда такое устройство называли насосом де ла Фейе. Он годился для подъема воды только до уровня оси колеса. Работал он за счет наполнения водой полых трубок через отверстия на ободе. Во время вращения колеса вода выливалась из трубок в водоприемник, расположенный ниже его оси. На репродукции очень старой гравюры изображены и полые трубки, и качающиеся черпаки.
Существовал еще один вариант персидского колеса, получивший название рогатого барабана.
Персидское колесо почти полностью вышло из употребления к 1840 году, но на протяжении многих столетий оно с успехом использовалось на ирригационных работах, не требуя почти никакого ухода за собой. Колеса вращалось и совершало необходимый объем, работы в тех случаях, когда имелся достаточно мощный поток воды. При этом, однако, оно расходовало гораздо больше энергии, чем может показаться на первый взгляд. Приблизительные оценки показывают, что эффективность устройства (за исключением того случая, когда оно находилось в потоке воды, приводящем в движение мельничное колесо) составляет всего лишь пятнадцать-двадцать процентов от эффективности водяного колеса. Заметим, что с помощью лошадей, вращавших персидское колесо, аналогичным образом могла подниматься и стоячая вода из водоемов.