С XIII по XIX век соотношение это не изменилось.
Поэтому-то трактор и создавался не как вполне независимое и универсальное средство выполнения крестьянских работ, а главным образом как моторный плуг.
В 1850 году английский исследователь Р. Хоскинс писал: "Руке человека присуще движение взад и вперед, поэтому полевым рабочим инструментом человека стали лопата и кирка, требующие этих движений. Упряжное животное совершает прямолинейное движение, поэтому строгальный плуг с оборачиванием пласта является естественным пахотным орудием. Всякий механический двигатель дает вращательное движение, поэтому фреза должна быть единственным рабочим органом при механической обработке почвы. Трактор в качестве упряжного двигателя к обыкновенным плугам так же странно представить, как и лошадь, держащую передними ногами заступ или кирку".
Удивительно, конечно, что это было написано 128 лет назад, когда трактор представлял собой просто-напросто паровоз, с трудом перемещающийся по дороге без рельсов. Но еще удивительнее другое: за истекшие со времен Р. Хоскинса 128 лет его предсказание так и не сбылось. В отношении плуга трактор по-прежнему выполняет главным образом роль обычного тяглового животного. Хотя, безусловно, много сделано для того, чтобы покончить с этой старой и, казалось бы, уже достаточно обветшалой традицией.
Всякому, кто когда-нибудь бывал на машиностроительном заводе или хотя бы в простых колхозных механических мастерских, знаком строгальный станок. Закрепленный в суппорте резец совершает по направляющим станка возвратно-поступательные движения: туда - снимается тонкая закручивающаяся стружка, назад - холостой ход. За время последнего стол, на котором укреплена обрабатываемая деталь, совершает незаметное движение поперек направления хода суппорта.
И поэтому после холостого хода из-под резца вновь бежит тонкая завивающаяся стружка.
Строгальный станок работает не спеша: его рабочую скорость существенно повысить невозможно из-за развивающихся инерционных усилий (за счет резкого изменения направления движения). Неизбежен и холостой ход, поскольку трудно обеспечивать резание одновременно в двух направлениях. Поэтому строгание везде, где возможно, заменяют фрезерованием.
Фреза - это несколько расставленных по окружности диска или цилиндра резцов-зубьев. При быстром вращении они попеременно вгрызаются в металл и отрезают от него стружку. Поскольку при вращении не развиваются знакопеременные инерционные усилия, постольку скорость фрезерования теоретически можно увеличивать до бесконечности. ~А раз увеличивается скорость, растет и производительность. К сожалению, все это верно, пока речь идет о фрезеровании металлов.
С почвой дело обстоит несколько иначе.
Первые почвообрабатывающие "фрез-машины" появились еще в XIX веке. Их рабочие органы - ножи напоминали набор мотыг, рукоятки которых жестко соединены с валом, получающим вращение от двигателя.
Вместе с ним начинают вращаться и "механические тяпки". Они "отгрызают" от земли "стружку" - ломти, похожие на арбузные дольки, и одновременно подталкивают трактор вперед (при обратном вращении почва, естественно, тормозит их, приводя к перерасходу горючего). Но вот беда: нетрудно убедиться, что "вгрызание в землю" будет происходить только в том случае, если окружная скорость ножей фрезы будет больше скорости поступательного движения трактора. Поэтому для увеличения последней (а следовательно, и для роста производительности) приходится существенно увеличивать либо диаметр барабана фрезы, либо число его оборотов. Оба способа не слишком-то приятны.
Когда мы увеличиваем частоту вращения фрезерующего металл инструмента, мы не обращаем внимания на отлетающую стружку: выдержали бы, не затупились и не сломались лезвия! А когда обрабатывают почву, стружка не отход, а продукт. Чем выше скорость воздействия на нее, чем с большей скоростью она вылетает из-под ножей барабана, тем больше распыление земли, больше эрозия.
Ну а если увеличить диаметр фрезы? От этого тоже ничего хорошего ожидать не приходится. Больше размеры - больше и вес, больше энергии понадобится для раскручивания барабана, менее удобным окажется агрегатирование фрезы с трактором... Метр с небольшим еще туда-сюда... А представьте себе фрезу диаметром 5-6 метров...
Все сказанное пока что существенно сдерживает внедрение фрез. До настоящего времени они достаточно широко используются только при обработке болотных почв, их освоении после осушения. Эти почвы покрыты кочками, густой травой, кустарником или мелкой порослью деревьев. Мощные болотные фрезы обрабатывают землю до глубины 25 сантиметров, перемалывая в мелкую щепу все, что попадает им "на зуб". Скорость вращения при этом достигает иногда 15 метров в секунду! Распылением это не грозит: в болотной почве много связывающей ее в комки органики, и, кроме того, они слишком влажны для того, чтобы орудие оставляло за собой шлейф пыли...
Но, конечно, болотные фрезы имеют и очень существенные недостатки. Главный из них - неспособность хорошо укрыть землей разрубленные ветви и разорванную дернину. После прохода фрезы пашня являет собой вид поля битвы: кругом лежат ничем не прикрытые тела - обломки деревьев и кустарников, клочки вырванной травы. Из-за плохого "захоронения" растительных остатков они своевременно не перегнивают, а посев становится неудобным и малопроизводительным.
Именно отсутствие оборота пласта и заделки растительных остатков основной "грех", в котором обвиняются ротационные орудия. Чтобы снять его, в разное время и разными людьми затрачена масса усилий и сделана масса предложений. Очень большое внимание, в частности, было уделено изучению принципов работы человека обычной ручной лопатой.
Каждому, наверное, приходилось копать землю. И вы, конечно, вспоминаете, что после того, как лопата отрезала и подняла над поверхностью земли слой почвы, вы делали какое-то неуловимое движение - и вот уже и орудие и земля перевернуты в воздухе на 90 градусов.
Одна из французских фирм, исследовав предварительно с помощью скоростной киносъемки процесс ручного вскапывания земли лопатой, построила машину, окрещенную "ротаспа". Она завоевала солидную популярность в ряде стран Западной Европы. Центральная ее часть - ротор с насаженными на него копающими лопатками. С помощью специального механизма лопатки, после того как отрежут слой почвы "по правилам фрезы" и выйдут из земли, начинают поворачиваться "по правилам лопаты" и опрокидывают в конце концов лежащие на них куски почвы.
Рассказ о попытках перевернуть пласт отрезанной земли так, как это делает "примитивный" строгающий плуг с помощью наисовременнейших ротационных устройств, можно было бы продолжить до конца этой книги. Нельзя сказать, чтобы армия изобретателей, работавшая и работающая над этой проблемой, знала одни неудачи. Иногда кое у кого ротоваторы и ротаторы оставляли за собой гладкую поверхность, на которой не торчал ни один кустик непохороненной травы и ни одна непогребенная соломина от убранного урожая. И тем не менее "настоящий" ротационный плуг так и не существует до сего времени. Причина проста: все, что до сих пор создавали, не давало увеличения производительности по сравнению с простым плугом (который ведь тоже за истекшие со времен Хоскинса 128 лет не стоял на месте, а двигался все быстрее и быстрее). Помимо этого, ротационный плуг пока что требует больших затрат энергии на приведение в движение, чем неротационный.
А с этим считаться приходится.
Очень неприятно также то, что фрезы "не любят"
встреч с железными предметами. В XIX и начале XX века, когда эпоха механизации еще не вносила заметного вклада в дело засорения среды и поля оставались свободными от металлических "вкраплений", этот недостаток не был виден. Теперь же встречи скоростных ножей фрезы с упомянутыми вкраплениями приходится обставлять всяческими предосторожностями. Постановка предохранителей, естественно, усложняет и удорожает конструкцию.
Все это, конечно, не означает, что попытки создать ротационный плуг взамен "строгающего" бесперспективны и поток заявок на новые тиллеры и ротоваторы вотвот иссякнет. Изобретатели не отчаиваются...