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产业革命在中世纪时的萌芽(4)

http://www.newdu.com 2017-08-28 《科学》 Terry S.Reynolds 参加讨论

还有一些旁的工业也通过水轮机和凸轮的组合实现了技术改造。在水力锯木场中,凸轮用来牵拉粗齿锯,该锯另用一弹性杆棒将其拉回原位。这类工场在十三世纪初期的文献中首次被提及。这种生产方法显然很快就传开了。1304年法兰西东南部Vizille 地区的森林被伐光一事在某种程度上显然应归咎于水力锯木场的激增。两个世纪之后,水轮机和凸轮已被用来举起砸碎矿石的锤头以及带动矿井排水用的活塞泵。
    可以取代凸轮把旋转运动转变为直线运动的另一种装置是曲轴(即曲柄轴)。公元二世纪时中国人已经发明了曲轴,它在欧洲的出现要稍晚一些。在古希腊和古罗马,曲轴可能已用于手工转动磨石;欧洲到九世纪时才有形式较成熟的曲轴出现。那时乌德勒支(荷兰城市)的祷告诗中描绘过一个连接手动磨石的曲轴。中世纪后期曲轴与水轮机的结合开始在某些工作中代替凸轮。对于水力泵、锯木机和风箱来说,曲轴提供的双向运动比之凸轮提供的单向运动更为有利。在拉丝工场中,曲轴还和手动夹具和拉模结合在一起使用,这些工场是在十四、十五世纪出现的。
    到了十六世纪,欧洲依靠水力的各种工业生产流程至少已有40种。这种趋势在随后的几个世纪中一直在继续着。例如,1300至1600年间,水力首次应用于丝纺业。在丝厂里,水力纺锤把一根根的丝捻成丝线。到1700年,仅意大利东北部就有100家丝厂。17世纪初Thomas Lombc在英格兰的Derby建立的大丝厂靠Derwent 河提供动力。这是一座多层结构的建筑,拥有300名工人。
    在1550至1750年之间,水力还被用在其它一些生产过程中。它被用于火炮筒和滑膛枪管的镗孔、打谷(利用旋转的连枷)、搅动矿石和水的混合物以及研磨制造玻璃的原料等。作直线运动的水力机械则被用在诸如制造鼻烟、水泥、陶土和黑色火药等新行业中。到1692年法国已有22家黑色火药工场。有些在规模上可以和十八世纪末、十九世纪初英国的纺织厂相比。十八世纪中叶,水力锤已被用来压碎做肥料的骨头和粉刷用的白垩石,带有曲轴的复杂水力驱动装置已使磨光玻璃的工作机械化了。
    水力落锤于十二世纪使蔴绳工业机械化。十八世纪中叶以前它已打入亚蔴织造业。制造亚蔴布过去完全依靠手工劳动。亚蔴布的原料--亚蔴作物收割之后,把它的杆浸在水中使之腐烂,然后敲打,使它们的纤维分离出来。当纤维被纺成线,线又织成布后,还要经过洗涤,并用轻木槌捶打,使织物变坚韧,并使之具有光泽。
    十七世纪末和十八世纪初,欧洲的技师们使其中的几个工序实现了机械化。水力打蔴机利用类似风扇叶片的木浆片从腐烂的亚蔴杆中分离纤维。亚蔴布洗涤机利用水轮和凸轮或曲轴的组合来驱动木制搓板式擦洗板,将湿亚蔴布拖过擦洗板进行洗涤。当亚蔴织物被拖着经过大木辊上面时,捶打机用水力驱动的木槌对它进行捶打,使之变坚韧并带有光泽。仅北爱尔兰地区从1700年至1760年间建立起来的水力亚蔴布工厂就达200多家。
    十八世纪末的工业革命习惯上认为的起源是以早期英国的棉纺织厂为标志的。1770年以前,棉纺织品的生产实际上没有应用任何水力机械。不过,水能不仅已使许多非纺织工业机械化,而且已经影响到纺织品生产中除了棉织品以外的某些生产过程。正如我们已经看到的那样,羊毛的漂洗,纺丝以及亚蔴布生产中的部份工序早在1770年以前就已经用水力机械来完成了。
    由于同样的原因,十八世纪末的棉纺厂用动力机器代替手工劳动就并不显得特殊。它们在一个地点所集中的功率也并不怎么特别大。大部份早期的机械化棉纺厂或许可得到10至20匹马力。在这些水力工厂中,1790年开始用蒸汽动力代替水动力时最初并没有表现出明显的差别。因为直到十九世纪之后很长时间,蒸汽机的平均功率仍不足20马力。甚至到1835年时,中等大小的机械化棉纺厂可利用的功率仍未超过35马力。从九世纪到十八世纪中叶,能够集中这么大能量的水力工厂也并不是完全没有听说过。
    在巴黎以西14公里,塞纳河上Marly-le-Roi地方的14个水轮的阵列。它建于十七世纪八十年代,轴输出300到500马力,但扣除泵内和机械传动损失之后仅剩80到150马力。水轮把水提升到高出河面153米的高架渠内,然后送入路易十四的几座宫殿。
    1700年以前,没有关于水轮输出功率的准确资料。可是1700年至1800年期间,在传统的木轮被铁轮、水力涡轮和蒸汽机代替之前,分布得很广的水力资源却提供了足够的资料允许对某些传统水轮的输出功率进行近似计算。我从各式各样的磨坊工人手册、技术课本、百科全书以及其它资料中收集了包括下击式和上击式的40辆水车的资料。这些资料表明平均输出的轴功率在5到7马力之间。因而在单独一处集中3或4台水车可以提供大致等于英国一家机械化棉纺厂所需集中的功率。
    这种形式的集中尽管不常见,但却确实存在过。修道院提供了一些实例。例如早在第九世纪,邻近Amiens的Corbie 修道院拥有的水车多达六辆。 靠近巴黎的Royaumont修道院有一个直径2.5米、长32米的地道,在地道中分别安装着供碾磨谷物、制革、漂洗以及打铁用的水轮。1136年Troyes附近的Clairvaux修道院装有磨谷、漂洗织物和鞣制皮革用的多个水轮。
    类似的功率集中在别处也存在过。十四世纪时,巴黎的磨坊工们在Grand Pont属下管理着13辆水车。甚至更早一些,在十二世纪后期,Toulouse的磨工就曾横跨Garonne河建造了三座拦河坝(最大的Bazacle水坝长达400米),供43台卧式水轮机使用。到十三世纪时,早期英国棉纺厂所特有的资本与劳动力的分裂现象已在Toulouse出现:工厂为投资者所有,而磨工们都是受雇佣者。

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