Сложная история простой пилы

Пила – инструмент-то простой, да вот история ее уходит вглубь веков. Однако пила все-таки “моложе” топора.

Прообраз современной пилы был создан человеком чуть более четырех тысяч лет назад. Естественно, ни о каком металлическом полотнище с зубцами речь тогда не шла, “прабабушки” современной пилы представляли собой камни, имеющие зазубрины с одного края.

Применялись такие пилы для обработки древесины, кости, мягких пород камней. Затачивали каменные пилы об углы скал или подбирали уже готовые куски. Аналогичные инструменты использовали и древние скульпторы при создании статуй богов из кости или другого относительно мягкого материала (некоторые породы камня, дерево).

Античные греки и римляне считали, что первыми изготовили пилу из челюстей и позвоночников крупных рыб могущественные боги. Сами они лишь повторяли “придумку” богов.

Древние египтяне, а потом и римляне, создавали пилы из бронзы для распиливания камней. Таким инструментом они пилили даже камень, но т.к. бронза намного мягче камня, место распила следовало подсыпать абразивными материалами типа песка. Позже зубьями у них служили алмазы и другие драгоценные камни. Зубья египетских пил имели наклон в сторону рукояти, что позволяло совершать рез “на тягу”.

Затем пилы начали делать из железа, причем их снабдили сравнительно удобной рукояткой типа “лисий хвост”. Пилы из железа, как считают историки, впервые появились у скандинавов, отливавших свои орудия труда в каменных формах. Однако качество этих пил было низким, и они не выдерживали конкуренцию с топорами.

И только спустя много столетий – в 50-х гг. I в. до н.э. древние греки догадались делать пилы методом ковки, что позволило добиться высокой твердости металла и, как следствие, повысить качество изделий. Зубцы этих пил были острее и вследствие более правильной заточки лучше пилили материал.

Однако пилы распространялись медленно, т.к. пользоваться применяемыми на делянке двуручными пилами приходилось втроем: двое пилили, а третий, помощник, смотрел и подталкивал шестом готовое упасть дерево в нужную сторону. Между тем, свалить такое же дерево за такое же время мог и один лесоруб, вооруженный топором. Правда, пильщики не раз пытались навязать роль помощника самому инструменту, зачастую находя простые и остроумные решения. Например, делали одноручные пилы, изготовленные из согнутого ствола тонкой березки, к концам которого крепилось пильное полотно.

Механические пилы впервые появились в Германии в 1322 г. Они были установлены на лесопилке и приводились в движение водой. Данное изобретение перевернуло представление немцев о методах добычи древесины. Впоследствии аналогичные лесопилки появились в Шотландии, Англии и других странах.

Но имелась и обратная сторона в механизации процесса вырубки леса. Лесорубы не могли конкурировать с механизированными лесопилками и разорялись. В результате, лишившись работы, они начинали мстить виновникам, уничтожая своих механических конкурентов. Так, в США именно по вышеуказанным причинам была ликвидирована первая паровая лесопилка, прообраз будущих бензопил.

Следующим этапом в истории создания пилы стало изобретение ленточных экземпляров. Они представляли собой замкнутые стальные ленты с зубьями, расположенными с одного края. Натягивалась такая лента на двух вертикальных шкивах, а зубцы направлялись в сторону распиливаемой древесины. В 1808 г. в Англии впервые была запатентована такая конструкция пилы. Интересно, что спустя 26 лет на такую же пилу был получен патент во Франции человеком по фамилии Этьено, а еще через два года – неким Б.Бейкером из США.

Но широкое распространение ленточные пилы получили лишь к концу XIX в. Такая задержка была вызвана тем, что производители не могли добиться точного соединения концов ленточной пилы. Лучшие инструменты этого класса в те времена изготавливали во Франции.

В середине ХIХ в. происходит интенсивное развитие техники, что отражается и на технологии лесозаготовок, где появляются первые лесоповалочные механизмы. Так, в устройстве, придуманном американским инженером Гамильтоном в 1861 г., двое рабочих рукоятками вращали колесо-маховик с зубчатым венцом, тем самым приводя в возвратно-поступательное движение пильное полотно.

Примерно в те же годы русский изобретатель Д.И. Журавский первым предложил пилу, в которой роль режущего органа выполнял диск с зубьями. Вращался он от ручного привода, через коническую передачу, а крепился на раме, передвигавшейся по двум пазам в горизонтальном направлении.

В ХIХ в. широко применялись и “американки”, представлявшие комбинацию ножовки и двуручной пилы. Таким инструментом спилить небольшие деревья можно в одиночку. Куда сложнее была пила, оснащенная поддерживающими опорами, подпружиненными роликами и винтами, регулирующими прижим полотна к стволу. Видимо, из-за этой самой сложности она и не пользовалась популярностью у лесозаготовителей.

Создатели разнообразных пил старались применять прежде всего стандартные узлы и детали, уже опробованные в технике. Тогда самой распространенной была паровая машина. Ее-то и включил в свой передвижной агрегат английский инженер Рансоме в 1860 г. От ее силовой установки пар поступал по длинным шлангам к цилиндрам нескольких рабочих машин, к штокам которых крепились собственно пилы. Такие агрегаты можно было кое-где встретить в начале ХХ в.

Много лет, и небезуспешно, для валки деревьев применяли лучковые пилы. Их тонкие, из легированной стали полотна имели особенность – толщина спинки была больше, чем режущей части со сложным профилем зубьев. В конце 20-х – начале 30-х гг. ХХ в. шведская фирма “Сандвикен” выпускала подпружиненные пилы “Компис”. Принцип был простой: сначала в ствол дерева упирали штангу, к ней крепилась возвратная пружина. Другой ее конец соединялся с одноручной пилой-ножовкой, которую в одну сторону тянул лесоруб, а в другую – пружина.

Но вот на смену пару пришло электричество. И уже в первые годы ХХ в. в Германии изобрели способ валки деревьев с его помощью. Ствол обтягивали внизу стальной проволокой, затем включали электромотор и проволока начинала быстро, словно лента транспортера, вращаться. Нагреваемая током, а также от трения она обугливала древесину и легко перепиливала ствол. При этом опасность лесного пожара исключалась, поскольку проволока нагревалась не докрасна.

Появление электродвигателей открыло возможность создавать разнообразные варианты электропил. Самый простой из них – механизм, разработанный в 1936 г. архангельским механиком Н.Ф. Харламовым. На раме крепился электромотор, на его удлиненном валу устанавливался конический фрикционный каток, соприкасавшийся с пильным диском и приводивший последний во вращение. Пилой Харламова, недостаток которой заключался в том, что она была тяжела, обычно управляли моторист с помощником.

Стремление объединить достоинства лучковой пилы с возможностями электрифицированного привода способствовало возникновению довольно любопытных конструкций.

Еще перед Второй мировой войной в Архангельске испытывалось необычное устройство. Из небольшого переносного контейнера, в котором располагались мотор, редуктор и цепная передача, выходили два длинных троса. Они соединялись с концами лучкового полотна. Происходило попеременное натяжение каждого троса и перемещение пильного полотна вперед- назад.

И все-таки ни диск, ни ленточное, ни даже кольцеобразное полотно не стали основой современных переносных механических пил. Ею стала режущая цепь, впервые предложенная еще в 1858 г. американцем Брауном.

Его современники не оценили изобретения. Первые серийные образцы подобных пил появились лишь спустя несколько десятилетий. Они были громоздкими, орудовать ими в одиночку было невозможно. Пример тому – мотопила “Сектор”, разработанная в 20-30-х гг. ХХ в. шведским инженером Вестфельтом. На ней режущая цепь, натянутая по треугольному контуру через звездочки (одна ведущая), приводилась во вращение от бензинового двигателя через коническую передачу и длинный вал.

Прорывом в истории создания пил стали запатентованные изобретения Андреаса Штиля: электрическая цепная пила (1926 г.) и бензопилы марки “Shtihl” (1929 г.).

В эти же годы предельно тяжелые условия лесозаготовительного труда и низкая его производительность подталкивали вперед и инженерную мысль в СССР. В конце 1927 г. была учреждена Северная опытная станция по механизации и рационализации лесозаготовок. С целью изучения зарубежной техники в 1927 г. в СССР завезли для испытания появившиеся за границей моторные пилы “Сектор”, “Рапид” и др. С этого, собственно, и начиналась история моторных пил в СССР.

Время показало, что электропилы хороши на раскряжевке, но малопригодны для валки. В 1931 г. Бюро приспособлений Машинотреста проектирует и изготавливает первые опытные образцы бензомоторной пилы “Пионер”, а Главное военно-инженерное Управление РККА организует изготовление бензомоторных пил МП- 300 и серии электропил “Большевик”.

Период 30-40-х гг. характерен исключительной интенсивностью опытных работ по созданию переносных механических цепных пил, и результатом этой работы явилось создание вскоре после Великой Отечественной войны новой модели электропилы ЦНИИМЭ – ВАКОПП. Будучи почти вдвое легче своих предшественниц, пила ВАКОПП с 1946 года находит широкое применение в лесной промышленности. Одновременно в лес поступают передвижные электростанции ПЭС-12-50 нормальной частоты тока (50 Гц), мощностью 12 кВт.

После Второй мировой войны, в 1947 г., эффективность цепной пилы была существенно повышена путем усовершенствования цепи инструмента и оптимизации его работы. Это сделал лесоруб Джозеф Бафорд Кокс. Однажды во время отдыха он наблюдал за личинкой жука-короеда, которая с необычайной легкостью прогрызала себе путь в твердом дереве, при этом направление ее движения и скорость никак не зависели от направления волокон дерева.

Рассмотрев поближе челюсти этого жука, Кокс повторил их форму в стальных зубьях-резцах цепной пилы. Эффект не заставил себя ждать. Форма оказалась настолько удачной, что его инструменты стали активно покупаться. В дальнейшем Кокс вместе с женой создал фирму “Oregon”, специализирующуюся на производстве шин и цепей.

В 1949 г. в СССР началось серийное производство бензомоторных пил, которые оказались значительно эффективнее на лесосеках, удобнее в управлении, чем электропилы. Десятилетиями царствовала на делянках многих стран бензопила “Дружба”, названная так создателями в честь 300-летней годовщины воссоединения Украины с Россией. На смену “Дружбе” впоследствии пришли более совершенные пилы “Урал”, “Тайга” и др.