С.А.Волохов, ІПФ РАН,
м Нижній Новгород
Жодна річка в світі не знала такого розмаху бурлацтво, як Волга. Головна причина цього - чисто фізична: майже на всій судноплавній частині річки швидкість течії не надто велика. Нижче ми покажемо прямий зв'язок швидкості течії з фізичним навантаженням, що припадає на кожного бурлака.
Найбільш активно бурлаки працювали на ділянці від Рибінська до Астрахані протяжністю 2645 км. Рєпін показує ватагу бурлак (11 осіб), що йде «Бичевий» по піщаній мілині в безвітряний сонячний день. Хід «Бичевий» починався зазвичай вище гирла Ками. Бичевий називалася міцна мотузка товщиною 3 дюйми (
7,5 см) і довжиною близько 100 сажнів (
214 м). Довжина Бичова вибиралася так, щоб можна було вести судно за досить глибокому місця. У той же час величина кута a гір (рис. 1) не повинна була призводити до великих втрат яку здійснюють роботи.
И.Е.Репин точно вказав місце кріплення для очистки (верхня частина щогли) і її провис. Здавалося б, Бичова повинна бути натягнута, і кріпити її потрібно так, щоб кут a верт (рис. 2) був якомога ближче до 90 °. Все було б так, якби Бичова була невагома. На ділі вага такого каната становив не менше 2500-3000 Н, і, прикріплюючи канат до вершини щогли висотою
30 м, бурлаки основну частку ваги «вішали» на щоглу. Не випадково бурлаки не любили, коли Бичова починала «сурмити», тобто коли доводилося йти по високому березі, і місце кріплення для очистки виявлялося нижче бурлацьке стежки - «бічевніка». Втім, такі випадки траплялися рідко, тому що розміри судна, його вантажопідйомність і висота щогли вибиралися дослідним шляхом з урахуванням висоти берегів і глибини русла Волги.
Тип судна на картині визначити неважко - це знаменита волзький расшива. Довжина найбільш поширених розшивши вантажопідйомністю 20 000 пудів дорівнювала L »25м, ширина В» 7,5м, осаду Т »1,8 м, висота щогли Н» 30м, довжина Райн (прикріпленою до щогли поперечини), необхідної для руху судна під вітрилом, також дорівнювала
Відстань від Астрахані до Н. Новгорода (2172 км) навантажені розшиваючи долали за 2,5-3 місяці, намагаючись в основному рухатися під вітрилом. У безвітряні дні в низов'ях Волги при швидких паводкових водах суду рухалися подачею (рис. 3). В цьому випадку вперед судна завозилися якоря, і расшива підтягувалася до них за допомогою каната, що витягається бурлаками, що йдуть по палубі. При цьому брався канат в 4-5 разів довше і в 1,5 рази товще Бичова, але його вага не дуже ускладнював роботу. При ході подачею практично немає втрат в яку здійснюють роботі через інший геометрії докладання зусиль. Проте добре відомо, що бурлаки воліли хід Бичевий. Очевидно, додаткова робота, пов'язана із завезенням якорів, була вельми обтяжливою.
Спробуємо дати кількісну оцінку тяжкості Бурлацького праці. Так як судно рухається з постійною швидкістю, проекція сили тяги на напрямок руху дорівнює силі опору водного потоку:
У довіднику «Супутник механіка» ( «Vade Mecum») Бернуллі, вперше перекладеного і виданому в Росії в 1864 р можна знайти наступне твердження: «Опір руху судна пропорційно зануреної частини найбільшого поперечного перерізу судна, а також квадрату швидкості судна». Виведемо відповідну формулу в сучасних позначеннях. Якісно вона виходить, якщо згадати, що за 2-му закону Ньютона сила дорівнює зміні імпульсу в одиницю часу. Запишемо передається за час D t імпульс водного потоку, що падає ортогонально на занурену в воду пластину площею S, у вигляді:
Тут r - щільність води, v - швидкість потоку води. Звідси сила опору дорівнює:
Безрозмірний коефіцієнт Cx визначається експериментально для кожного конкретного судна і залежить від обтічності. В сучасних реальних розрахунках за допомогою декількох безрозмірних параметрів враховується також тертя води об всю змочену поверхню. Однак для оцінки досить наведеної формули.
При русі розшиваючи проти течії слід пам'ятати, що швидкість водного потоку, який надає опір руху, дорівнює сумі швидкості течії річки v1 і швидкості руху бурлак v2.
Конкретні значення швидкості течії Волги за часів Рєпіна можна знайти в словнику Брокгауза і Ефрона. Навесні, в травні, швидкість течії змінювалася від 2,5 фут / с в верхів'ях до 7,7 фут / с нижче Саратова. Влітку ці цифри зменшувалися до 1,5 фут / с і 3 фут / с відповідно. На плесах, рівних ділянках річки, зручних для судноплавства, можна прийняти швидкість течії 2,3 фут / с. З описів праці бурлак слід, що «без вітру, Бичевий» вони долали в день по березі від 5 до 10 верст. Таким чином, їх швидкість дорівнювала 0,3-0,6 фут / с. Якщо взяти більше значення, то обчислення за формулою Бернуллі, які ми не наводимо, показують, що сила сопростівленія руху розшиваючи на волзьких плесах дорівнювала приблизно 2400 Н.
До цієї цифри необхідно додати опір, створюване кермом, який необхідно завжди тримати під деяким кутом до напрямку течії, інакше расшива встромила б в берег. Для плоскої пластини безрозмірний коефіцієнт Сx = 1,1, площа керма Sруля = 6 м 2. і, приймаючи a керма = 10 °, знаходимо за формулою:
так що додатковий опір керма дорівнює приблизно 400 Н.
Сила тяги бурлак (відповідно до рис. 1 і 2) розраховується за формулою:
Точне значення цих кутів по картині І. Ю. Рєпіна встановити неможливо, але орієнтовно, знаючи довжину Бичова, відстань від бурлацьке стежки до судноплавного русла (
100 м) і висоту щогли, можна вважати твір
cos a гір Ч sin a верт = 0,7-0,8. Отже, сила тяги бурлак виходить рівної 3500-4000 Н. При чисельності ватаги в 10-11 осіб, навантаження на кожного бурлака дорівнює 320-380 Н.
Будь-, який бажає відчути себе «в шкурі» бурлака, повинен зробити бурлацьку лямку - шкіряний пояс довжиною 3 аршини (213,36 см) і шириною 4 вершка (17,78 см) з кінцями, зшитими разом, перекинути її через блок, жорстко закріплений на опорі на рівні грудей, і зміцнити на іншому кінці вантаж масою 40 кг (вага 400 Н). Якщо перекинути мотузку через блок, надіти лямку на груди і почати рухатися так, щоб підняти вантаж, ви відчуєте приблизно ту ж навантаження, яку відчував бурлак. З урахуванням того, що робочий день бурлак тривав від світанку до заходу сонця (з невеликою перервою), виходить, що працювати бурлакою було дійсно важко! Зауважимо, що основний внесок в опір вносить протягом річки, так що зменшення швидкості течії на 25% знижує навантаження на 44%, а зростання на стільки ж призводить до зростання навантаження на 56%.
1 сажень = 3 аршини = 12 чвертей = 7 футів = 2,1336 м;
1 аршин = 4 чверті = 16 вершків = 0,7112 м;
1 верста = 500 сажнів = 1066,8 м;
1 м = 2,38 фут;
1 кг ваги = 2,4419 російського фунта;
1 пуд = 16 кг ваги.