Среднеуглеродистая сталь по сравнению с мягким железом имеет гораздо лучшие механические [...]]]> Стволы ружей и мушкетов вплоть до середины XIX в. делали из мягкого железа самым примитивным способом — кузнечной сваркой полосы в трубку на оправке. Низкая прочность железа и наличие сварного шва сильно ограничивали возможность повышения скорости пули и соответственно дальности и настильности стрельбы.

Среднеуглеродистая сталь по сравнению с мягким железом имеет гораздо лучшие механические характеристики, однако такая сталь плохо сваривается, да и сварной шов сведет на нет все преимущества стального ствола.
Глубокое сверление, успешно внедренное при производстве пушек еще в XVIII в., в случае ружейного ствола калибра 10-20 мм и длиной около метра является значительно более сложной задачей и требует высокоточных станков и специальных ружейных сверел с принудительной подачей смазывающе-охлаждающей жидкости.
Поэтому попаданцу, освоившему выплавку тигельной стали и желающему применить ее в стрелковом оружии, стоит обратить внимание на другой метод изготовления бесшовных стволов, впервые внедренный в Америке в 1840-х гг. Этот метод состоит в сверлении короткой заготовки и ее последущего вытягивания.
Для винтовочного или ружейного ствола достаточно заготовки диаметром 2 дюйма и длиной 9 дюймов. В заготовке сверлится отверстие диаметром 3/4 дюйма, это легко сделать сверлом типа пушечного. Просверленная заготовка нагревается в горне или печи, надевается на оправку и пропускается через 6-8 ручьев прокатных вальцов, с промежуточными нагревами и сменой оправки на более тонкую.

При этом заготовка вытягивается в 3-4 раза, а внутренний диаметр уменьшается примерно в 2 раза, причем на всю операцию требуется всего лишь несколько минут. После этого остается отрихтовать ствол, обработать разверткой и сделать отпуск для снятия напряжений.
При отсутствии вальцов ковку можно осуществить вручную или под механическим молотом, однако производительность при этом будет сильно ниже, в крайнем же случае сверление тоже можно заменить кузнечной прошивкой разогретой заготовки.
Производство бесшовных стволов привело к снижению брака, выявляемого пробной стрельбой увеличеным зарядом, с 20-30% (а порой и 50%, при неудачных партиях железа), обычных для заваренных из полосы стволов, до 1% и менее. Кроме того, таким способом гораздо проще производить оружие уменьшенного калибра, 10-12 мм, со значительно лучшей баллистикой, чем нарезные мушкеты, переделанные из 15-20 мм гладкоствольных.
Подобный метод производства ружейных стволов сохранил свое значение до сих пор, особенно для недорогих охотничьих ружей, только просверленную заготовку теперь нагревают токами высокой частоты, а вместо прокатки применяют ротационную ковку двумя парами крестообразно расположенными быстроходными молотами.

Если не брать в расчет первые кованные бомбарды, пушки обычно отливали в глиняные формы с установленным стержнем, тоже глиняным, для формирования канала ствола, а затем подвергали [...]]]> Модернизация вооружения — одна из излюбленных сфер деятельности попаданца. А поскольку артиллерия, как известно, бог войны, то вполне естественно начать с нее. Например, внедрить глубокое сверление пушечных стволов.

Если не брать в расчет первые кованные бомбарды, пушки обычно отливали в глиняные формы с установленным стержнем, тоже глиняным, для формирования канала ствола, а затем подвергали более или менее качественной обработке сверлами и развертками.

Хотя такая технология и позволяла обойтись минимальной механической обработкой, процент брака был очень высокий из-за сложности точной установки стержня. Кроме того, при отливке образовывалось большое количество дефектов, которые выявлялись только при рассверливании или пробной стрельбе уже почти готовой пушки.
Поэтому в начале XVIII в. появилась новая технология, заключающаяся в отливке цельной болванки и высверливания канала ствола. При этом литьевые дефекты, концентрирующиеся при застывании металла в центре отливки, удаляются.
Изобретателем такой технологии считается швейцарский мастер Жан Мариц, работавший в Страсбурге. К концу века высверливание канала стало основным методом производства пушек.
Глубокое сверление было одним из ключевых элементов передовых систем артиллерии, сначала Вальера и затем Грибоваля. Высокое качество канала и минимальный зазор между снарядом и стволом позволили снизить массу порхоового заряда до 1/3 от массы ядра, и при этом увеличить начальную скорость, дальность и настильность стрельбы.
Тем не менее отливка со стержнем иногда применялась и позже (например, пушки из закаленного чугуна Родмана).

Пушечное сверло, пригодное для глубокого сверления и не уходящее в сторону, имеет вид цилиндра со срезанным сегментом и скошенной режущей кромкой.

Сверло закрепляется на штанге из железа. Перед началом сверления необходимо проточить направляющее отверстие, максимально точно соответствующее диаметру сверла, и глубиной как минимум в один калибр. Это отверстиие направляет цилиндрическую поверхность сверла, обеспечивая прямолинейность его движения.
Точность сверления существенно повышается, если приводить во вращение не штангу со сверлом, которая от этого может совершать лишние биения, а саму заготовку. Кроме того, нужно подавать большое количество воды, с добавлением мыла или соды, для смазки и охлаждения, и периодически извлекать стружки.

Просверленную болванку можно обточить снаружи, таким образом достигается равномерность толщины стенок.

Высверливание цельной болванки трубует достаточно мощного источника энергии, например, привода от водяного колеса, и занимает больше времени, чем рассверливание сформированного отливкой канала. Но суммарная производительность, за счет более простой технологии литья и снижения брака, скорей всего возрастет.
Таким образом, внедрение глубокого сверления, особенно при применении лучших по свойствам и менее дефицитных материалов (например, высокопрочного чугуна), позволит производить более легкие и прочные пушки, которые могут обеспечить значительное преимущество в столкновении с противником.

Кроме того, пушечное сверло будет полезным для сверления цилиндров водяных и воздушных насосов, гидравлических прессов и других полезных метанизмов. Сам принцип использования уже обработанной поверхности детали как направляющей применим и для других работ, например, расточки цилиндров большого диаметра.

Обычный серый чугун хорошо подходит для отливки деталей машин и станков, посуды, а благодаря стойкости к перепадам температуры и химической стойкости — для сосудов и труб на химическом [...]]]> Во многих областях чугун просто незаменим, и внедрять его выплавку стоит как можно раньше, тем более что принципиальных сложностей для этого нет практически в любую эпоху.

Обычный серый чугун хорошо подходит для отливки деталей машин и станков, посуды, а благодаря стойкости к перепадам температуры и химической стойкости — для сосудов и труб на химическом производстве.
Основной недостаток серого чугуна состоит в хрупкости, поскольку углерод в нем находится в виде пластинчатых графитовых включений, что способствует росту и распространению трещин.

Но свойства чугуна можно кардинально улучшить, меняя морфологию графита и получая в результате ковкий или высокопрочный чугун.
Для КЧ и ВЧ в первую очередь необходим подходящий состав исходного сплава. Он должен быть низкоуглеродистым (2.5-3.5% C), и содержать минимальные количества серы и фосфора, не более 0.1-0.2%. Кремний и марганец в больших количествах тоже нежелательны. Отличный вариант исходного сырья — древесноугольный чугун из небольшой домны без подогрева воздуха, тем более именно такую домну построить проще всего. Имеет смысл и получение синтетического чугуна науглероживанием кричного железа в тиглях при 1200-1400 градусах — так даже из самой плохой руды вполне можно выплавить металл, свободный от нежелательных примесей.
Для получения ковкого чугуна нужно сначала сделать отливку из белого чугуна, в которой весь углерод находится в форме цементита Fe3C (этому способствует низкое содержание кремния и фосфора, а также быстрое охлаждение отливки). Превращение белого чугуна в ковкий происходит в процессе длительного, в течение 10-25 часов, отжига при 950-1000 градусах (закалка исходного белого чугуна сокращает это время до 5-7 часов за счет образования центров графитизации), при этом цементит распадается и углерод выделяется в виде графита, но не пластинчатой, как в СЧ, а хлопьевидной формы, оказывающей значительно меньшее ослабляющее влияние.

Структура самой железной матрицы зависит от режима дальнейшей обработки — при медленном охлаждении получается перлитный КЧ; если же охладить отливку до 700-750 и выдержать при этой температуре еще несколько часов — ферритный КЧ.
В результате формируется материал с пределом прочности на растяжение около 300-400 МПа и предельным удлинением 12-3% (для ферритных и перлитных КЧ соответственно). По сравнению с 150-200 МПа и <1% , типичных для СЧ, разница колоссальная.
Еще более радикальное улучшение механических свойств чугуна происходит при модифицировании расплавленного чугуна присадками магния, кальция, церия и др. Присадки вводятся в малых количествах, 0.1-0.3%, и служат инициаторами для выделения графита в виде сферических частиц прямо при охлаждении расплава.

Поэтому не нужен длительный отжиг, а свойства получающихся высокопрочных чугунов приближаются к среднеуглеродистым сталям — предел прочности 500 МПа и выше (до 1000 МПа), удлинение 10-20%. К тому же ВЧ хорошо заполняет формы при отливке и имеет маленькую усадку.
И КЧ, и ВЧ могут подвергаться термообработке (закалка, отпуск), что еще больше расширяет область их применимости.

Там сейчас такая ситуация понятна. Мы, правда, бриться туда не ходим, а ходим стричься. Но ведь разница как бы небольшая — просто у нас нет времени с этим возиться, да и профессионал он всегда профессионал.

Однако, в древности подоплека этому была [...]]]> Ситуация, когда человек идет к цирюльнику сбрить растительность на лице, описывается в многих книгах.

Там сейчас такая ситуация понятна. Мы, правда, бриться туда не ходим, а ходим стричься. Но ведь разница как бы небольшая — просто у нас нет времени с этим возиться, да и профессионал он всегда профессионал.

Однако, в древности подоплека этому была несколько иная…

Вообще желание побриться у человека было замечено издавна (при этом эпиляция появилась значительно раньше бритья). Но первые металлические бритвы появились вместе медью (золото для бритвы подходит плохо). При этом древние медные и бронзовые бритвы находят во всех цивилизациях, похоже что желание побриться естественно для человека как для лысой обезьяны.

Однако, тут возникают вопросы технологии.
Бритва это такой предмет, что должен быть очень тонким и очень острым. Это мы сейчас не замечаем противоречия, а в древности оно было явным. Тонкие предметы можно отлить из сплавов меди, но они не будут слишком острыми. Острые предметы можно сделать из железа, но выковать тонкое — задача нетривиальна.

Абсолютно аналогичная ситуация была со швейной иглой.
Если у портного было две швейные иглы — это был хороший, успешный портной.

С бритвой ситуация оказалась еще более запущенной. Дело в том, что стальные иглы начали выпускать в заметных количествах только с волочением стальной проволоки. Но для изготовления бритвы таким простым методом не обойтись. Тут необходимо было ковать маленький клинок (что затруднительно из-за большого количества окалины), либо учиться прокатывать сталь (а это вообще запредельная сложность).

Как результат — цена бритвы превышала все разумные пределы.
Поэтому правитель еще мог ходить бритым, а с подданными возникали проблемы.
Но именно тогда и появился брадобрей.
Лучше всего ситуация была в Древнем Риме, там производство бронзовых (а потом и железных) бритв было поставлено на поток. Более того — слово «варвар» произошло от слова «barba», то есть борода. Граждане Рима предпочитали брить бороды.

А теперь берем мемуары Павла Хадыки «Записки солдата». В нем — описано время непосредственно перед Первой Мировой. Деревня Калачи в Белоруссии, в Витебском районе. На все село — одна бритва. Читаем:
«Николай Руссак был единственным человеком в деревне, который имел бритву. Бритва обыкновенная, опасная.
Ножницы имела каждая семья. Ими раскраивали полотно для пошива белья и верхней одежды, стригли овец, детей и взрослых.
В канун больших праздников — пасхи или рождества — к Руссаку собирались бриться почти все мужчины деревни. Бегали и мы, мальчишки, посмотреть на чудо-бритву, преображавшую мужчин в молодых. Мы подсчитывали, сколько у кого оставалось порезов на лице. Специалистов по бритью в деревне не было. Бритва уже стала очень тупой. И поэтому все мужчины в праздники ходили с порезами лица, как клейменные.»

Это — крайний случай. Все-таки деревня это неблизко от цивилизации даже сейчас.
Но с другой стороны — это где-то 1912 год, когда промышленность работала на полную и выросли два огромных центра выпуска бритв — Шеффилд в Англии и Золинген в Германии. И Жиллет уже изобрел безопасную бритву в 1895-м году, а начиная с 1903 запустил массовое производство.
Поэтому в городах бритва не была проблемой. Но и дешевой она не была тоже.

Вот еще — разъяснения «Воинского устава о наказания», 1916:
«подведена виновность ротного командира в том, что, заметив во время строевых занятий рядового с небритою бородою, он спросил его, почему он не побрился, и, получив ответ: «нет бритвы, в. в.-дие», со словами: «а у меня бритва-то хорошая», ударил этого рядового ладонью по лицу шесть раз»

Но это все — времена, когда бритва была доступна.
А представьте, что творилось в средневековье?
Космические цены на зеркала и иголки — это еще не все. Бритвы тоже относились к предметам роскоши. А значит — одна бритва на много человек. Значит — брадобрей как профессионал со своим инструментом.

Ну что же, давайте одним глазком посмотрим на технологию их изготовления…

Вообще, идея использовать оксиды того же железа как магнитный материал висит в воздухе. Магниты из оксидов, во-первых много дешевле — не нужны [...]]]> Тут проскакивало мнение, что так как попаданцу не светит получить материал для хорошего стального магнита, то пусть он делает феррито-бариевые постоянные магниты.

Ну что же, давайте одним глазком посмотрим на технологию их изготовления…

Вообще, идея использовать оксиды того же железа как магнитный материал висит в воздухе.
Магниты из оксидов, во-первых много дешевле — не нужны дорогие вольфрам, молибден или же никель. Кроме того, оксиды имеют слабую электропроводность, что дает магниту много плюсов (особенно для высокочастотных применений, хотя не понятно, насколько попаданцу это надо). Главный минус — они как магниты будут послабее стальных, но при их цене можно взять количеством.

На практике из всех оксидов железа применяется только гексаферрит бария BaFe₁₂O₁₉.
Судя по формуле, дефицитом для попаданца может оказаться только сам барий, как химический элемент.
Но получение бария не настолько сложно (по крайней мере оксида бария). Главная задача — найти бариевую руду, барит или «тяжелый шпат». Барий это относительно недорогой материал, порядка $30 за кг , из него делают даже утяжелители буровых растворов. Соединения металла ядовиты, смертельная доза 0.9 г. Но до токсичность той же ртути барию далеко (да и кумулятивного эффекта нет).
К тому же — нам не нужен чистый барий (что необходимо, к примеру, для геттера), достаточно, к примеру, карбоната бария BaCO₃ или пероксида бария BaO₂.

Итак, поехали.
Главный процесс тут — ферритизация, то есть не столько получение самого гексаферрита, сколько выращивание в расплаве микроскопических кристаллов гексаферрита, которые и являются основой магнитных доменов.
Шихта для ферритизации — смесь карбоната бария, пероксида бария, борной кислоты, и в небольших количествах каолина (от 0.5 до 1.5%). Каолин препятствует нежелательному росту зерен.

Сама ферритизация проводится при температуры 1100-1200^oC в течении шести часов. Но желательно это делать при 1300-1400^oC, чтобы остаточная магнитная индукция была выше.

Могу напомнить, что при этих температурах железо выгорает (про барий молчу). Поэтому методов нагрева куча и все они весьма непростые. Вот как вам — нагрев шихты путем облучения пучком электронов? Зато можно обойтись температурой 980^oC!

Итак, мы получили брикеты гексаферрита бария. Это еще далеко не магниты. Сначала из разбивают и в шаровых мельница измельчают до сверхтонкого состояния. Последний этап — мокрый помол производят в аттриторах в течении 6-8 часов. Цель — получение частиц размером 0.3 — 0.5 микрометра. А так как у нас в мокром помоле 40 литров воды на 60 кг порошка, то получаем такой себе шликер, который должен отстояться несколько суток. Воду сливаем и получить пасту с 30-40% воды.

Ну что же — из этой пасты можно прессовать магнит.
Вроде бы — последняя стадия и не слишком сложная, всего лишь прессование. Но тут мы имеем самый основной менингит для попаданца. Хотя к давлению пресса требования невысокие — всего порядка 1-2 тонн на сантиметр, тут даже без гидравлики легко можно обойтись, при небольших магнитах достаточно ручного рычажного пресса.

Проблема в другом — пресс должен иметь подмагничивающую систему, потому что прессование должно идти в магнитном поле.
Для этого пресс имеет катушки, по которым в момент прессования пускают постоянный ток. Эти катушки вместе пуансонами и пресспорошком образовывают замкнутую магнитную цепь, поэтому верхний и нижний пуансон делают из магнитомягкой стали (что само по себе интересная задача), а матрицу пресс-формы из неферромагнитной стали (задача еще интереснее).

В момент прессования по катушкам пропускают ток порядка 10А, что дает магнитное поле 2 — 3 тысячи эрстед. В этот момент частицы феррита поворачиваются вдоль поля осями легкого намагничивания. Затем давление увеличивается и вместе с ним увеличивается ток — чтобы к концу прессования магнитное поле было порядка 6-10 тысяч эрстед.

При этом технология прессования очень неустойчивая. От плотности результата прессовки зависят все основные свойства магнитов — и манитная проницаемость, и коэрцитивная сила, и намагниченность насыщения.
А прессуем мы не просто порошок, а суспензию с водой.
Поэтому в реальной жизни там стоит компьютер, который все рассчитывает. Он отмеряет суспензию по объему и весу и постоянно ее перемешивает. Тут важна каждая мелочь и я плохо представляю, сколько лет потребуется попаданцу для доведения этой одной-единственной технологии.

В общем — оксидно-бариевые магниты это плохая идея.
Они будут доступны только тогда, когда разовьется металлургия (паровозы уже будут быстро бегать) и электротехника (генераторы на электромагнитах будут освещать улицы). Поэтому такие магниты могут пригодится попаданцу только для того, для чего и используются в настоящем мире — например, при магнитной звукозаписи…

Давайте посмотрим, какие свойства магнита важны для попаданца и какие магниты он в состоянии получить…

Прежде, чем будем разбираться с материалом, сделаем лирическое отступление, разберемся сначала с самим магнитом — поймем [...]]]> Тут постоянно рекомендуют сделать попаданцу электродвигатель постоянного тока на постоянных магнитах.
Двигатель-то сделать можно — но для начала хорошо бы сделать сам постоянный магнит.

Давайте посмотрим, какие свойства магнита важны для попаданца и какие магниты он в состоянии получить…

Прежде, чем будем разбираться с материалом, сделаем лирическое отступление, разберемся сначала с самим магнитом — поймем что оно такое, какие типы бывают и в чем измеряется «сила» магнита.

Собственно, таких параметров всего два.
Первый — это коэрцитивная сила. То есть какое внешнее магнитное поле следует к магниту приложить, чтобы его размагнитить в ноль. По простому — насколько хорошо магнит «держит» поле. У разных материалов эта сила разная, но с практической точки зрения все материалы разделили на магнитотвердые и магнитомягкие — которые долго остаются магнитами и которые со временем сами размагничиваются.

Естественно, из второй категории, из магнитомягких материалов нормального магнита не сделать. Даже компаса не сделать — он легко размагнитится, а то и вообще перемагнитится наоборот, что для компаса катастрофично. Самый распространенный пример такого материала — железо. Намагнитить-то его можно, но хорошо это не получится. Поэтому если вы оказались в Египте, то сделать простой магнит из чистого метеоритного железа можно. Но это будет лажовый магнит.

Нельзя сказать, что такие магниты не нужны. Из них делают, например, сердечники трансформаторов, которые легко перемагничиваются 50 раз в секунду, с частотой тока в розетке, а если необходимо — то и с частотой сотни герц. Это магнитный материал, но магнитом его называть как-то рука не поднимается.

Первая же категория — магнитотвердые, нас сейчас и интересует.
Самый простой пример такого материала — углеродистая сталь, причем хорошо так углердистая, 1.2 — 1.5%.
Но этого мало — сталь не просто должна быть углеродистой, но и закаленной.
Если наштамповать таких иголок, то компаса из них получатся вполне приличные (а как для древнего времени — то вообще отличные).

Однако, если вы собрались сделать из таких магнитов электродвигатель, то все не так радужно.
Тут вступает в дело второй параметр — максимальная удельная энергия.
Дело в том, что для генератора или электродвигателя она очень важна (как и большое количество витков провода или плотность намотки). Максимальная удельная энергия определяет именно «плотность» магнитного поля, то есть магнитный поток и напряженность магнитного поля.
В случае с простой углеродистой сталью удельная энергия невелика и, кроме того, такие магниты «стареют», что связано с внутренней структурой стали. Но и этого мало — из-за малой коэрцитивной силы такие магниты легко теряют силу из-за ударов, а вибрации в электродвигателе будет с избытком.
И такие магниты не производятся.

Конечно, тут возникнут голоса, которые сами держали в руках стальные магниты.
Да, такие магниты есть, но там не просто углеродистая сталь. Добавка 3% вольфрама улучшает свойства стального магнита в три раза. А 6% кобальта улучшают свойства еще в три раза. Именно из подобных сплавов делаются самые простые современные магниты, и их удельная энергия держится в пределах 3 — 9. В данном случае — сплав «комоль», Fe-Co-Mo-W.

В реале такие магниты впервые были получены Котару Хондой в 1916 году. Кроме подбора состава стали, она еще достаточно сложно термически обрабатывалась. Кстати, именно эти магниты начали изготавливаться характерной подковообразной формы, которая у нас ассоциируется со словом «магнит».
Если с кобальтом проблем не будет, то вольфрам нормально доступен примерно с 1800 года, и вряд ли получится раньше. Вольфрам — штука тугоплавкая, такой сплав придется выплавлять в тиглях электрическим способом, что будет для попаданца совсем непросто.
Однако, сдвинуть это изобретение на сто лет вполне возможно, ведь магнитные свойства вольфрамовых сталей были обнаружены случайно и достаточно поздно.

Следующий прорыв произошел в 1931 году, когда был найдет сплав «Альнико» (в советской классификации ЮНДК) — сплав 53 % железа, 10 % алюминия, 19 % никеля и 18 % кобальта. Удельная энергия этого сплава — 9-11, это лучше чем у вольфрамовых сталей.

Сейчас есть куча разных магнитных сталей, вот вам небольшая табличка:

Надеюсь, рассказывать о недоступности для попаданца всяких молибденов и ванадиев не стоит. Тут с алюминием или никелем будет полный завал.

Однако, кое — какой выход у попаданца есть.
Ну, если это можно назвать выходом… но можно попробовать использовать платинакс.
Это — сплав 76% платины и 24% кобальта.
Сплав удивительно хорош. Коэрцитивная сила у него вообще рекордная, а удельная энергия доходит до 47:

Сплав удивительно стабилен и применяется в современных приборах.
В нем все хорошо, кроме цены. А для попаданца — платину привезли из Южной Америки только в районе 1770 года, то есть в любом случае — ни о каком средневековье или Древнем Риме речи не идет. Ну и хорошо бы учесть тугоплавкость платины, а нам нужно ее проплавить качественно, у нас ведь сплав.

Конечно, сейчас технологии куда продвинутее.
Очень хороши оксидно-бариевые магниты, они стойкие к ударам и нагреву. И, вроде бы, не требуют дефицитных металлов — вот только изготавливать их приходится методами порошковой металлургии, что недоступно попаданцу. Да и все-таки удельная энергия у них ниже, чем даже у альнико.

Существуют еще редкоземельные магниты — неодимовые и самариевые, но это именно «рокет сайнс» и для попаданца это направление недоступно.

Итак, если мы решили строить электродвигатель (и электрогенератор) на постоянных магнитах — не следует это делать.
Попаданцу куда проще будет сразу строить электродвигатель с электромагнитом.

Получить пружину просто — достаточно обмотать проволокой цилиндр. И идея такой пружины тоже проста, человек обматывал ремнем рукоятки палок десятки [...]]]> В этой статье в фокусе обзора — простая винтовая пружина.
Что оно такое, каждый знает с детства, да и где применяется тоже всем известно.
Однако, я здесь хочу посмотреть на нее под другим углом…

Получить пружину просто — достаточно обмотать проволокой цилиндр.
И идея такой пружины тоже проста, человек обматывал ремнем рукоятки палок десятки тысяч лет, вполне вероятно, что он и рукоятки мечей обматывал проволокой (что и было в реальности).

Но в реальности винтовая пружина известна только с 15 века. И я не нашел сведений, что она была известна в Древнем Риме.
Неужели не могли догадаться до такой естественной вещи?

Нет.
Винтовая пружина появилась ровно тогда, когда она могла появиться.
И попаданца она интересует именно как индикатор — вот как резьбовое соединение, которое было изобретено еще чуть ли не при Архимеде, но внедрение разъемного соединения появилось в точности тогда, когда это ему позволили технологии.

Но что в пружине такого особенного?
С сегодняшней точки зрения — ничего. Чтобы ее сделать, нужно иметь только три вещи:
1 — однородную сталь более-менее нормального качества,
2 — умение сделать из этой качественной стали проволоку
3 — умение ее закалять.
Но именно на этих пунктах и был затык многие тысячи лет.

Конечно, главной причиной был пункт один.
Технологии получения железа в сыродутной печи не позволяют получить однородное железо. И механически его разделить для извлечения вкраплений нельзя никак, а повторная переплавка вряд ли возможна. Каждый такой кусочек имел множество отдельных фракций — где фосфора много, где углерода. И даже многократная проковка (очень затратная, кстати) не позволяла все это равномерно распределить.
Железо того времени напоминало заготовку для теста — куда побросали муку, изюм, яйца, сухие дрожжи (а также туда попало пару тараканов и листья с дерева нападали), после чего налили воду, закрыли крышку — и пытаются замесить тесто, просто тряся банку! Как вы думаете, хорошо ли перемешается тесто? Качественное железо можно получить только в жидкой фазе, потом повлиять на плохо перемешанные ингредиенты не получится. А нам нужно не просто железо, а сталь, и вопросы выдерживания процента углерода встают в полный рост.

Естественно, качество железо влияло и на остальные пункты, необходимые для пружины.
Из плохого железа нельзя сделать равномерную проволоку — при пропускании через фильеру проволока будет рваться, потому что в ней будут вкрапления разной твердости. Да и пружину можно будет сделать только очень толстую — иначе она будет ломаться в непредсказуемых местах по описанной выше причине.
При этом, если у нас не просто железо, а сталь (что необходимо для пружины), то протягивание через фильеру сразу усложняется.
А проволоку для пружины другим методом, кроме протягивания, получить невозможно — она будет неравномерна по толщине, что вполне годится для колец кольчуги, но совершенно неприемлемо для пружины.

Ну и последнее — с закалкой.
Дело в том, что температура закалки колеблется от науглероженности стали. И «окно» качественной закалки очень узкое — порядка 20-30^oC.
Конечно, у попаданца решения для закалки имеется, но желательно, чтобы это умели аборигены.

Итак, что мы имеем?
Вот попаданец провалился в прошлое.
Вокруг — вроде средневековье. Как ему определить, можно ли тут строить ружья? Как ни странно — посмотреть вокруг, встречаются ли где-нибудь витые пружины и определить какой толщины проволока. Если они есть — все отлично, металлургия достаточно развита, чтобы пытаться строить достаточно сложные механизмы.

Цилиндрическая пружина — это всего-навсего лакмусовая бумажка. И попаданцу нужно об этом помнить.

Дело в том, что многие тысячелетия токарный станок был лучковым.

Такой станок имел несколько очень критичных недостатков. Во-первых, работали на нем одной рукой. Второй рукой елозили туда-сюда лучком, чтобы вращать заготовку. Но [...]]]> Токарный станок — один из самых востребованных станков. И один из самых древних.
Однако, продвигалось его усовершенствование намного медленнее, чем нам представляется…

Дело в том, что многие тысячелетия токарный станок был лучковым.

Такой станок имел несколько очень критичных недостатков.
Во-первых, работали на нем одной рукой. Второй рукой елозили туда-сюда лучком, чтобы вращать заготовку.
Но главная его проблема была не в «однорукости».

Он имел холостой ход.
То есть тянули лучок в одном направлении, обрабатывая заготовку, потом отводили резец и тянули лучок в начальное состояние.
Такая схема мало того, что требовала большого расхода физических сил, но еще и прибивала на корню все попытки улучшить точность и производительность. Естественно, изделия, которые изготавливались на этом станке, могли быть только очень примитивными.

Единственная причина, что этот станок применялся настолько долго — его примитивность.
Его очень просто изготовить и использовать.
Все начало меняться только в 14 веке, когда появился ножной привод.

Тут применялась схема с гибкой жердиной — очепом, которая сгибалась ногой.
Это было лучше, потому что токарь мог работать двумя руками, приводя станок в движение одной ногой.
Однако, главная проблема токарных станков — холостой ход, оставалась в силе.
Производительность такая схема увеличила не сильно, хоть результат и был.
Такая схема усовершенствовалась.
Сначала отделили привод от заготовки, то есть добавили в схему приемный шкив и вместе с ним — еще отдельного человека, который вращал приводное колесо. И вместе с приводным ремнем появился маховик, который, наконец, решил проблему холостого хода. Но случилось это только в 17 веке!

И только ближе к 18 веку возник токарный станок, в котором ножной привод сделан через коленчатый вал!

То есть схема, которая работает в бабушкиной швейной машинке, была придумана очень и очень недавно!
При этом схема — крайне простая. Я не скажу про каменный век, но уж в Древнем Риме ее реализовать не было проблемой.
Просто люди не понимали, насколько мешает холостой ход станка и насколько удобнее работать обеими руками.

Этот станок — это, вероятно, первый инструмент, который попаданцу требуется внедрить в средневековье (или раньше).
Такой станок это отправная точка для любой технологической деятельности.

Сейчас это слово часто обозначает узоры, вырезанные в ткани или подобном материале, а также — сложный рисунок на [...]]]> Гильоширование — это покрытие металла сетью симметрично переплетающихся линий.
Собственно, происходит от французского «guilloshis», что означает «узор».
Все видели, как это выглядит в реальности. И, хотя практической ценности в нем нет, но уж больно красивая вещь…

Сейчас это слово часто обозначает узоры, вырезанные в ткани или подобном материале, а также — сложный рисунок на денежной купюре, но в свое время это было именно обработка металла и дерева.

Волна увлечения такой обработкой возникла в 15-16 веке.
Мастера тогда вырезали параллельные линии вручную.
В самом нанесении параллельных линий нет ничего удивительного, так украшали самые древние керамические горшки. Однако, видимо у человеческого мозга есть «хак» — созерцание точного повторяющегося узора и гильоширование стало очень популярным.

Кажется, что покрытие табакерок или крышки часов — мелкая частность, не влияющая на главные технологии производства.
Но весь юмор ситуации, что именно гильоширование сдвинуло с места токарное производство. Именно для него стали изобретаться качественные резцы и строиться сложные токарные станки с ножным приводом (для гильоширования мастеру нужны были обе руки).
Более того — первый суппорт для токарного станка был придуман в 1565 году Жаком Бессоном не столько для нарезания винтов, сколько для гильоширования. И суппорт у этого станка был двухосевой. Возможно, это все мое ИМХО, но основные вещи, которые сохранились до нашего времени и сделанные на этих станках — это именно гильоширование.

Поэтому продвигать такую обработку поверхности попаданцу нужно не для того, чтобы делать красивые вещи. И не для того, чтобы разбогатеть. А именно — как катализатор развития токарных станков. Тут достаточно толчка, остальное мастера сделают сами.

Ведь именно на токарном станке делается такая вот обработка:

Конечно, гильоширование вещь непростая.
Вот примерно как оно сейчас выглядит:

В свое время одного из самых высоких уровней в гильошировании достиг Фаберже.
Да и сейчас гильоширование — это ювелирное производство и производство дорогих часов.
Хотя в этом деле уже много десятилетий ничего нового не изобретают.
Вот так вот выглядит станок, на котором гильошируют циферблаты мастера часовых дел на Vacheron Constantin:

Идея пружинной шайбы очень проста.

Это закаленная разрезанная шайба с разведенными концами. [...]]]> Шайба гровера — простейшее изобретение, которое не позволяет гайке самопроизвольно раскручиваться.
Но станок для резьбового соединения был поставлен на поток Модсли в 1800 году, а патент на пружинную шайбу (split washer) был получен Джоном Гровером только в 1875 году. По-моему времени предостаточно…

Идея пружинной шайбы очень проста.

Это закаленная разрезанная шайба с разведенными концами. Концы часто срезают под углом 15^o. При затягивании гайки она сжимается, упирается разведенными концами и не позволяет резьбовому соединению самопроизвольно развинчиваться.
Недостатков у нее тоже хватает — она резко теряет эффективность при использовании плоской шайбы под гровером.

Ну и, конечно, она не дает стопроцентной гарантии от развинчивания, поэтому в важных местах (как, например, в авиации), резьбовые соединения как шплинтовали, так и продолжают шплинтовать. Но все равно эффект от нее колоссален.

Просьба только помнить, что даже такую простую штуку должен делать специальный станок. Иначе с гровера ручной работы толку будет мало. Собственно, резьбовое соединение делали и до Модсли — с помощью молотка и зубила, и это было настолько же бесполезно.
Рекомендую посмотреть на чертеж станка, прилагаемый к патенту Джона Гровера:

И последнее — в книгах о попаданцах описаны ситуации, когда он оказывается во времена Первой Мировой и вводит гровер в помощь батюшке-царю. Спешу разочаровать — гровер в то время был вполне знакомой штукой, к тому же наглухо защищенной патентом.