Яркое солнце, шум волн и бесконечный простор моря - звучит слишком красиво и безмятежно? Да, пожалуй. Тогда представьте, что ваша команда в этот прекрасный солнечный денек умирает от нехватки пресной воды на корабле.
Не будет преувеличением сказать, что проблема чистой питьевой воды была основной для гребного и парусного флотов в течение многих веков. Еще римский флот озаботился проблемами хранения чистой воды и изобрел так называемую поску (posca) - это смесь 1-2 ложек винного уксуса со стаканом воды. Уксус в этом случае замедлял порчу воды и позволял хранить ее от 7 до 14 дней в зависимости от климата и времени года. Хранили её в тростниковых бочках, обмазанных глиной, тростник в этом случае играл роль термоса, не давая воде прогреваться какое-то время.
Примерно те же меры принимали до конца XVIII века, правда, тростниковые бочки сменили 10-галлоновые дубовые:
В свеже-сделанных дубовых бочках вода хранилась неделями из-за природных фитонцидов в древесине. Но стоило ей протухнуть в такой таре пару раз, как сама бочка становилась рассадником грибков и бактерий. Владельцы торговых кораблей пропаривали или обжигали бочки перед заливкой воды, командиры же военных кораблей чаще всего этого не делали или делали халтурно. По нескольким причинам.
Причина первая - большое поле для прессинга новых экипажей. То есть "нечего людишек жалеть, бабы еще нарожают".
Причина вторая - несмотря на дисциплину, капитан не может уследить за всем. Выполняют приказания матросы, а "солдат спит - служба идет" никто не отменял.
Причина третья - слабая грамотность, в том числе и в медицине, не только матросов, но и офицеров.
Причина четвертая - непонимание причин того, почему вода тухнет.В торговом флоте за каждого матроса держались, поэтому там принимали все меры, чтобы сократить смертность экипажей. Результат был налицо.
Капитан и владельцы кораблей в портах покупали воду, по возможности, БОЛОТНУЮ, так как вода из глубоких торфяных болот (не путать со стоячими, "гнилыми") обладала антисептическими свойствами и хранилась вдвое-втрое дольше обычной речной. Но если рейс планировался коротким, или команда набрана в портовом кабаке в одну сторону, то не было смысла переплачивать за дорогую воду.
Нельзя сбрасывать со счетов пополнение запасов дождевой водой. Для этого над палубой растягивали парусину или под нижней шкаториной пристраивали мягкий U-образный рукав. Капитаны не стеснялись пройти через зону ливней для пополнения запасов.
Если бочки в качестве сменной тары ещё удавалось, при желании, поддерживать в гигиеничном состоянии, то вот попытки перейти на встроенные цистерны для воды, до эры оцинковки, были почти всегда неудачными. По тем же причинам, что и для деревянной тары.
Как-то (вот не вспомню точный период - 16 или 17й век?) экспериментировали с большими бочками, выложенными внутри свинцовыми листами. Иногда медными. Вода держалась дольше, но приобретала гадкий вкус. Еще были идеи делать бочонки из морёного дуба. В нём действительно вода не портилась месяцами, но зато обходилась дороже коньяка. Поэтому, как говорят - "идея не вышла из лабораторной стадии".
Командование корабля, по возможности, пило не воду. И практически все напитки пились из серебряной посуды. Команда же обходилась оловянными или медными кружками. Эти металлы обладают бактерицидными свойствами, хотя в размерах явно не терапевтических.
Вообще, многовековая битва за воду была не похожа ни на что: изобретения в этой сфере до XX века отодвигали порчу воды буквально на дни, боролись практически за каждый лишний день.
Собственно алкоголь в Новое время играл роль именно антисептика, употребление тухлой воды вызывало дизентерию - страшный бич моряков на протяжении 5 столетий (вспомним, от чего умер, к примеру, Френсис Дрейк). Но естественно смесь алкоголя и вина не была единственной попыткой исправить ситуацию.
Следующий шаг сделали французы во времена Кольбера: они начали устраивать примитивные фильтры воды Аквафор - воду периодически сливали в пустые бочки через марлю, наполненную просеянным чистым речным песком, тем самым убирая часть активных элементов, отвечающих за порчу воды. В 1680-х были эксперименты по фильтрации воды с помощью калийной соли и калийной селитры, правда воняла она после такой процедуры очень сильно, но 1 часть вина, добавленная к 6 частям воды немного отбивала неприятный запах.
Следующий вопрос, который хотелось бы рассмотреть - это кипячение, и его крайний вариант - опреснение способом дистилляции морской воды. Здесь надо понять, что для нагревания полученной воды массой 1 кг от 0°С до 100°С необходимо уже 420 кДж. А для того, что бы обратить эту воду в 1 кг пара с температурой, равной тем же 100°С требуется 2260 кДж энергии! Вспомнив, что средняя удельная теплота сгорания дров 15 МДж/кг, и приняв КПД теплоотдачи за 25%, мы получим, что для нагрева до 100 градусов всего лишь 1 кг воды нам потребуется в среднем 1.2-1.7 кг дров в зависимости от породы. Во втором случае - 6.6-7.8 кг. дров. Если вспомнить, что на фрегате "Конститьюшн" запас питьевой воды составлял 140 тыс. литров - понятно, что столько дров на корабль мы просто не найдем и не загрузим. С углем ситуация получше, но тоже совершенно фантастична.
В Древнем мире очень изобретательно подходили к опреснению: моряки вывешивали ночами за борт корабля шкуры овец. Шкуры впитывали влагу (испарения морской воды), а утром, отжав их, люди получали пресную воду. Но это подходило для бирем и трирем, вполне возможно для галер, а вот для 74-пушечника с 700-800 матросами такой вариант тоже был фантастичен. Еще в 1589 году королева Елизавета I назначила огромную премию (10 тысяч фунтов стерлингов) тому, кто предложит наиболее эффективный и экономичный способ опреснения воды. Но премия так и осталась невостребованной.
Таким образом, мы можем констатировать, что к концу XVIII века наметилось три пути, по которым шли исследователи в этой области.
Путь первый - поиск вариантов сохранения набранной воды.
Путь второй - обеззараживание уже имеющейся воды.
Путь третий - поиск путей опреснения морской воды.
А пока что от жажды на кораблях могли происходить такие вещи:
«За это время (13 недель) на одного человека приходился один сухарь в день, а то и полсухаря, три недели вообще не было хлеба; воды тоже сильно не хватало в течение некоторого времени, так что, те, кто выдержал голод, позже погибли от жажды, и было крайне тяжело наблюдать этот спектакль, когда некоторые, впавшие в безумие, падали на палубу и пожирали сами себя. На «Принс Джордже» похоронили 50 человек, а втрое большое количество моряков были тяжело больны всё плавание, так что за всё время похода, начиная с даты ухода из Англии мы похоронили до 300 человек».
В 1750 году во Франции Жозефом Эми был изобретен первый полноценный фильтр для воды. Он состоял из шерсти, губки и древесного угля, сделанного в воронку с отстойником. В 1770-х это изобретение начали автоматически вставлять в водоналивные бочки на кораблях французского флота.
Англичане же сделали прорыв к 1780-м годам. Оказалось, что добавление 300 грамм лимонного сока на 2 литра воды резко снижает количество микроорганизмов в ней (правда тогда этого не знали, но на флагмане Роднея народ на такой диете вообще перестал болеть от дизентерии и цинги), улучшает вкусовые качества и позволяет хранить воду на 5-7 дней дольше.
Следующим шагом стал экспериментальный ввод в американском флоте в 1805 году железных оцинкованных цистерн для хранения воды вместо деревянных бочек. Так появился знаменитый 44-gallon drum (44-галлонная железная бочка). Результаты показали, что вода в железной оцинкованной бочке портится гораздо медленнее, чем в деревянной, и к 1830-м годам начинается триумфальное шествие железных бочек и цистерн для хранения воды.
Таким образом, к 50-м годам 19 века вода на кораблях благодаря принятым новшествам могла храниться довольно долго - до 4-6 месяцев, при этом не теряя особо своих качеств. Таким образом, со времен Армады удалось увеличить время хранения воды в 3 раза - с двух месяцев до шести.
Послепарусную эпоху я рассматривать не буду, но там уже начали играть роль кипячение (ибо паровая машина все равно давала тепло, и грех этим было не воспользоваться для нагрева воды) и опреснение. Кстати, первый опреснитель в России появился на фрегате "Аврора" в 1844 году. Интересно отметить, что изобрел "очистительную машинку" русский купец Кларк, однако его изобретение не было признано в России. А предприниматели Англии взялись за их производство и продажу, в т. ч. и нашему государству. Основан он был на принципе дистилляции, и вода из этих первых опреснителей была очень противной. Помните песню? "Закончив кидать, он напился воды. Воды опресненной, нечистой..."
Но это уже совсем другая история.
Автор: Сергей Махов
Комментарии (53)
MaximArbuzov
31.05.2024 13:57+12Здесь надо понять, что для нагревания полученной воды массой 1 кг от 0°С до 100°С необходимо уже 420 кДж. А для того, что бы обратить эту воду в 1 кг пара с температурой, равной тем же 100°С требуется 2260 кДж энергии! Вспомнив, что средняя удельная теплота сгорания дров 15 МДж/кг, и приняв КПД теплоотдачи за 25%, мы получим, что для нагрева до 100 градусов всего лишь 1 кг воды нам потребуется в среднем 1.2-1.7 кг дров в зависимости от породы. Во втором случае - 6.6-7.8 кг. дров.
Здесь какая-то ошибка в вычислениях. По моим расчётам нужно 0,7 кг дров для нагрева и испарения 1 кг воды.
N-Cube
31.05.2024 13:57+12Есть удельная теплота парообразования, для воды 2256 кДж/кг, это около 0.6 киловатт-часа. От нуля градусов греть странно, суда не по льду плавают, так что нужно меньше 400 кДж/кг для нагрева до температуры кипения, или примерно 0.1 киловатт-часа. В сумме получаем приблизительно 0.7 киловатт-часа на выпаривание килограмма воды. Сухие дрова дают больше 5 киловатт-часов на килограмм (около 20 МДж/кг) итого нужно всего лишь около 100 грамм дров для испарения килограмма воды. КПД первых паровых котлов был около 30%, получается, примерно 300 грамм дров потребуется для получения литра дистиллята. Вывод: статья мало того, что тупой репост, так еще и безграмотная. Однако для хабра и это теперь годится, как видим.
BrazilMaterializator
31.05.2024 13:57+5"нужно всего лишь около 100 грамм дров для испарения килограмма воды". Туристический опыт не согласуется с этим расчётом.
N-Cube
31.05.2024 13:57+1Просто возьмите с собой в следующий раз паровой двигатель - у современных КПД близок к 100% :)
SukhovPro
31.05.2024 13:57+2Тоже хватает опыта, там дело в сумашедших потерях. Ну и влажность дров. Но потери больше эффекта дают, там КПД процентов 10, остальное греет воздух.
N-Cube
31.05.2024 13:57+1Странно сравнивать котелок над костром и паровой двигатель. Даже если просто костер разводить в большой жестяной банке с перфорацией для тяги и котелок в ней же над огнем подвешивать, можно куда меньшим количеством дров обойтись. Но у костра обычно еще и греются, так что потери тут полезные :)
blik13
31.05.2024 13:57+1Проблема только найти в повседневной жизни абсолютно сухие дрова, для которых верна цифра в 20 МДж/кг. Но реальные дрова тоже сильно отличаются от цифр в статье
N-Cube
31.05.2024 13:57Как раз на флоте это не проблема. Лес для постройки флота сушили много лет, так что разделывайте отходы на дрова и будут вам идеально сухие дрова.
Radisto
31.05.2024 13:57+2Из того, что я читал, на корабли уголь брали. Даже на парусники. Во всяком случае, в высоких широтах. "Coal" в виде "кула" проник даже в язык чукотских эскимосов, потому что белые люди везли его с собой как топливо для печей
N-Cube
31.05.2024 13:57+4Первые паровые двигатели все же дровяные были. А если пересчитать для угля, то энергоемкость у него выше, так что еще раза в полтора меньше топлива понадобится. На самом деле, если верить подсчетам в статье, то использование паровых двигателей вовсе невозможно из-за потребности в невероятном количестве дров - эффективнее брать побольше еды для матросов и на веслах плавать :)
blik13
31.05.2024 13:57Как только ваш сушёный лес попал на открытый воздух, он сразу начал набирать влажность.
kenomimi
31.05.2024 13:57Это для сферического коня в вакууме расчет. В реальности от дров в лучшем случае 10% тепла пойдет на воду, остальное разойдется по сторонам жаровни под действием ветра. Плюс сухие дрова на жарком море - нонсенс, они всегда будут влажными, плохо горящими. Добавим сюда запрет любого огня на борту деревянного судна, что блокирует возможность поставить большую, но экономную печь... Упс, выпаривать не выйдет.
А вот на берегу кипятить могли бы. Если кипящую наливать в бочки, тухнуть не будет - странно, что никто не догадался.
sidorovmax
31.05.2024 13:57Предположу, что для выработки дистиллированной воды стали использовать самогонный аппарат.
vesowoma
31.05.2024 13:57+11В 1680-х были эксперименты по фильтрации воды с помощью калийной соли и калийной селитры, правда воняла она после такой процедуры очень сильно, но 1 часть вина, добавленная к 6 частям воды немного отбивала неприятный запах.
Тут наверное что-то с переводом. Калийная селитра - это отличный способ отравить экипаж нитратами.
Нитрат калия: Острая оральная токсичность. : LD50 (Крыса): > 2.000 mg/kg
saege5b
31.05.2024 13:57+4Да там и калия будет в дозах несовместимых с жизнью, учитывая, что калийные соединения хорошо растворимы.
Lazytech
31.05.2024 13:57+16Эта статья гуляет по Интернету в разных вариациях не первый год. Откопал другой вариант, более объемистый и разнообразный.
Batalmv
31.05.2024 13:57+3Перепост, я это уже и читал, и ролики на ютубе были
Этот прям скажем, не лучшего качества
Но если кто-то прочитал в первый раз - пусть уже будет
darthgrey
31.05.2024 13:57Некоторых моряков, которые пили опресненную на борту воду, легко узнать: к 40-50 годам у них почти не оставалось своих зубов. В опресненную воду полагалось добавлять таблетки специальные с солями, но добавляли не все и не всегда.
yappari
31.05.2024 13:57+5Вызывает сомнение. Насколько сильно должен быть ограничен рацион, чтобы повыпадали все зубы? Т.е. чтобы при этом количество минералов/солей в воде играло существенную роль. Не особо знаком с практикой мореходного дела, но есть устойчивое ощущение, что в тех условиях зубов бы не осталось в любом случае, будь то опреснённая вода или нет, с солями или без (ну или солей надо было сыпать вёдрами).
Radisto
31.05.2024 13:57Говорят, соли железа в воде скверно на зубы влияют. И дефицит фтора. Просто слышал рассказы людей, живших "на вахтах" в северных болотах. Часто в плохих бытовых условиях пьют местную воду. С зубами говорят проблемы часто начинаются, и винят местную воду. Железа в ней часто много. Болотная руда именно из этих солей под действием бактерий осаждается. Но за достоверность не ручаюсь (кроме того, что у вахтовиков действительно часто проблемы с зубами, но это может от скверных бытовых условий и стресса)
Если воду в железных бочках хранить, то может и в море то же самое будет? Тут бы врача-стоматолога послушать. Правда/нет?
Ya_na_habre
31.05.2024 13:57+6Насколько я знаю, зубы у моряков выпадали от постоянного дефицита свежих овощей/фруктов - витамина С. Цингу научились побеждать тоже где-то в районе 18-19 веков (но это не точно).
В статье не указан основной способ (на сколько я помню) консервации воды - спиртным (ромом напр. - англичане) это странно.
CitizenOfDreams
31.05.2024 13:57В статье не указан основной способ (на сколько я помню) консервации воды - спиртным (ромом напр. - англичане)
Англичане более известны ромовой консервацией адмиралов.
nronnie
31.05.2024 13:57Англичане еще в целях консервации когда-то портвейн придумали (хоть напиток сам и португальский).
yappari
31.05.2024 13:57+1И дефицит фтора.
Наверное, это лучше, чем переизбыток. Как-то спокойнее, когда оно поступает с обычной пищей, в той же рыбе, скажем (хотя времена нынче неспокойные, можно и с рыбой чего-нибудь хапнуть лишка). Ну или пастой зубной затариться.
hMartin
31.05.2024 13:57еще можно хлебнуть пару глотков морской водички, солевой баланс восстановит на пару дней)
dyadyaSerezha
31.05.2024 13:57+6Яркое солнце, шум волн и бесконечный простор моря - звучит слишком красиво и безмятежно?
Звучит слишком скучно. Любой, кто был на корабле дольше пары часов, знает это. Даже огромные 300-метровые лайнеры с магазинами, ресторанами и прочими казино не спасают. А уж про маленькие и средние корабли и говорить нечего.
nronnie
31.05.2024 13:57+1Если питьевую воду, как в статье, разводить как следует алкоголем, то становится уже не так и скучно :))
dyadyaSerezha
31.05.2024 13:57+1Ещё нескучнее делать это в баре, особенно если не воду и не разводить)
vadimk91
31.05.2024 13:57+1в портах покупали воду, по возможности, БОЛОТНУЮ, так как вода из
глубоких торфяных болот (не путать со стоячими, "гнилыми") обладала
антисептическими свойствамиКак человек, всю жизнь проживший фактически среди болот, это утверждение удивило. В глубине торфа может и да, только кто же ее оттуда добывать будет, а то что вытекает само из болот люди не пьют (по крайней мере, в настоящее время). Родственница как-то однажды решила помыть руки в лесном ручейке, потом сильно пожалела, форма жизни в нем оказалась хоть и мелкой, но агрессивной.
nronnie
31.05.2024 13:57Я в армии одно время служил в таком гиблом месте, где вообще не было водопровода - для питья воду набирали про запас во фляги в соседнем поселке, а для всяких бытовых целей её откуда-то привозили в расположение части в цистерне. И вот, однажды, в цистерне привезли какую-то такую херню, что все кто ей успел умыться на пару недель покрылись какой-то такой адской коростой, что все просто охренели - никогда в жизни такого не видел, ни до, ни после :D
vesowoma
31.05.2024 13:57+1неизвестно что еще кроме воды в той цистерне возили. Гептил вряд ли, но разной бытовой и небытовой химии могли, а остатки в воду попали
GidraVydra
31.05.2024 13:57+1"Капитаны не стеснялись пройти через зону ливней для пополнения запасов."
Это как? Вот, я иду по морю, например, у меня из средств навигации - карты и секстан, никаких прогнозов погоды и спутниковых карт осадков. Как я определю, где зона ливней? Что это вообще за зоны такие, и каков их типичный размер? Какой крюк в среднем придется заложить, чтобы в такую зону попасть, и какова вероятность, что там действительно будет ливень, когда я туда приду?
MaximArbuzov
31.05.2024 13:57+2Полагаю, зона ливней - это возле экватора. Со смещением вдоль меридианов туда, где лето.
Neitr
31.05.2024 13:57+2Вообще даже не сильно теплоизолированный куб льда, может храниться годами. У некоторых в подвалах ледяные глыбы все лето могли не таять и поддерживать низкую температуру (как холодильник).
Лучшим бы решением было сделать отсек теплоизолированный, туда загружать кубы льда и провизию. Лёд бы выполнял сразу несколько функций, и как холодильник-морозильник для других продуктов, и постоянно подтаивая сверху, как раз давал бы воду для питья.
Был даже эксперимент что довезли 2 куба льда до экватора на грузовике, практически не потеряв в объеме.
В целом можно было бы просчитать и объем льдин и теплоутепление, чтобы они подтаивали ровно настолько, сколько воды нужно в текущий день.
А в целом в отсеке со льдом температура бы была около нуля, пока весь лед не растает.
Можно было бы сделать двойной контур. В первом из льда делается морозилка и пространство морозильника внутри (для мяса и замороженных продуктов, ягод, зелени, грибов...) там температура до - 20. Потом стены изо льда, и внешняя сторона уже в отсек, там опять пространство, уже как холодильник около нуля, и желоба для сбора растаявшего. Деревянные корабли сами по себе хороший утеплитель, но можно и дополнительно было теплоизолировать ледяной отсек, регулировать таяние вентиляцией. Ну в крайнем случае если потребление больше в какой то день, можно вынести глыбу одну на палубу и в бочке растопить.
Тем более талая вода говорят полезнее.
Это можно делать и сейчас на лайнерах и кораблях, и не тратить энергию на холодильные установки. Лед можно использовать и для кондиционирования воздуха, прогоняя его через "ледовый отсек" перед подачей в каюты.Еще в 1589 году королева Елизавета I назначила огромную премию (10 тысяч фунтов стерлингов) тому, кто предложит наиболее эффективный и экономичный способ опреснения воды.
Надеюсь мне отдаст чуть хоть это и не опреснение способ, но даже лучше и экономичнее и нехлопотный.
Живи я в те времена, я бы вообще конечно занялся бы доставкой (буксировкой айсбергов) льда для нужд флота.
Можно было бы даже не плавать на север, а ловить айсберги (найти наиболее богатые айсбергами траектории ближе к южным широтам, куда заплывают) где то отколовшиеся в океане, и буксировать в какие то координаты (квадраты) заранее известные, там якорить, и заправлять корабли льдом (пилить блоки).
chieftain_yu
31.05.2024 13:57У вас парусный флот (на тот момент).
Вы как себе представляете буксировку айсберга парусными судами? С какой скоростью это будет происходить?
Какого размера айсберг можно привести в разумное время парусным судном?
bear11
31.05.2024 13:57Интересно, а почему не пользовались очевидным способом: кипятить воду в стеклянных бутылях и запаивать им потом горлышко? По идее должно дать стерилизующий эффект. Стеклянные бутыли, кипячение и запаивание известны издавно. Неужели просто недодумались? Или дело в хрупкости стекла?
Neitr
31.05.2024 13:57плюсую, можно даже наоборот , сначала запаивать, а потом автоклав,или просто даже 20-50 мин около 100 градусов. Видимо стекло просто очень тяжелое и может тогда стоило дорого. Хотя если делать большие пузыри стеклянные. Их можно было бы и выбрасывать за борт по ходу расходования. Хотя бы НЗ запас так делать, - сначала использовать воду в простых бочках, пока не начнет портиться, а потом переходить на стеклянную консервированную (если уж она дороже).
В целом можно было бы делать и тонкое стекло, но защищать сверху деревом или стальными (какую то биматериальную цистерну придумать, к примеру заливать тонким слоем стеклом стенки железных цистерн, потом заливать воду, а потом закрывать и стерилизовать прямо так. причем для воды можно совсем узкое горлышко делать, меньше размер крышки - надежнее герметизация.
И/или уж делать как термос систему из стекла двухстенную с вакуумом, и там замораживать воду.Какой то объем воды можно было бы и с консервантом консервировать - сахар. Для чая сразу пойдет
chieftain_yu
31.05.2024 13:57Какой то объем воды можно было бы и с консервантом консервировать - сахар
Получая брагу.
С выходом углекислого газа (ибо как вы защитите сироп от попадания дрожжей?) и взрывающимися бочками.
Без стерилизации стеклянной бутыли ситуация сводится к той же несвежей дубовой бочке - если в ней поселилось что-то неприятное, оно будет портить воду.
Vilos
Забавно, что "чистая" вода как раз-таки - дистиллированная...чистая от всего, в том числе и от солей.
slonoten
Человек, который ходил на одном из современных учебных парусников, рассказывал об отвратительном вкусе воды из опреснителя.
Dolios
После осмоса нормальный вкус у воды, а солей там минимум. Тут вопрос в том, к какой воде вы привыкли.
darthmaul
На яхту денег хватило а на картридж реминерализатора - нет?
nronnie
Я когда-то жил какое-то время в городе где в части районов водопроводная вода из опресненной морской (Азовское море) - употреблять её кроме как для мытья полов и вправду невозможно.