Приключения изобретений - Александр Ивич
Но вот что интересно – трудно было найти человека, который не понимал бы, как нужен механический транспорт, а между тем Даймлер никого не смог заинтересовать своим изобретением. Беда была в том, что он не сумел, как говорили купцы, показать товар лицом. У него была небольшая, не очень хорошо оборудованная мастерская, и первые его автомобили выглядели неважно. Колёса оставались деревянными, мотор с осью соединялся ремнём.
Только через пять лет удалось Даймлеру наладить производство автомобилей. Но за те же годы автомобильный двигатель изобрели и в Англии, и в Германии, и в Америке. Вы уже знаете, что так обычно и бывает, когда потребность назрела, а состояние техники позволяет эту потребность удовлетворить.
Первым успеха добился американец Форд, который ничего существенно нового не изобрёл, но проявил большой организаторский талант и развил бешеную энергию. Он сумел завоевать покупателей и построил первый крупный автомобильный завод.
За несколько десятилетий, которые прошли с тех пор, автомобильный двигатель, конечно, очень усовершенствовался, продолжает улучшаться и теперь. Мощь его возросла в сотни раз – ведь автомобильный двигатель стал и самолётным! Конструкторы создали множество типов двигателей внутреннего сгорания, и теперь они, конечно, уже не похожи на те, что создал когда-то Даймлер, хотя принцип их работы остался прежним.
Главным изменением было то, что двигатели стали строить не с одним цилиндром, а с несколькими – четырьмя, шестью, восемью.
Зачем это нужно было? Вы помните, что при четырёхтактной работе двигателя из четырёх ходов поршня рабочий ход один. Для того чтобы маховик и коленчатый вал, которые превращают возвратно-поступательное движение поршня во вращательное, крутились быстрее, придумали вот что: строят двигатель из нескольких цилиндров, отрегулировав их так, чтобы рабочий ход поршня в одном цилиндре начинался, как только кончится рабочий ход в другом цилиндре. При четырёх цилиндрах маховик и с ним коленчатый вал получают толчки от двигателя в четыре раза чаще, чем в двигателе одноцилиндровом. Вращение становится быстрее, мощь двигателя возрастает.
Помните, такого же рода изобретение сделал в своё время Ползунов, построивший двухцилиндровую паровую машину.
Поражение и победа Рудольфа Дизеля
Над двигателями внутреннего сгорания немало ещё пришлось поработать изобретателям.
Даймлер стремился создать двигатель меньше, компактнее построенного Отто и достиг своей цели. А другие изобретатели стали думать над мощными двигателями внутреннего сгорания, которые расходовали бы мало топлива по сравнению с энергией, которую они дают. Иначе говоря, они работали над двигателями пусть и большими по размеру, но зато с очень высоким коэффициентом полезного действия.
Ведь это и губило паровую машину, а потом двигатель Ленуара – низкий коэффициент полезного действия.
Что это значит – коэффициент полезного действия? Представьте себе, что построены две паровые машины одинаковой мощности. Но одной нужна в сутки тонна угля, а другой – две тонны. Ясно, что первая машина гораздо экономнее, или, как принято говорить, у неё выше коэффициент полезного действия (сокращённо его называют КПД). Выражают КПД обычно в процентах. У первых паровых машин КПД был всего три-четыре процента, и даже в наше время у самых мощных паровых машин он не выше двадцати процентов. Это значит, что из каждой тонны топлива только двести килограммов расходуется с пользой.
У двигателей внутреннего сгорания Ленуара на полезную работу расходовалось шесть-семь процентов теплоты, которую давало топливо, остальное тепло уходило в воздух. А у двигателя Отто КПД был уже втрое выше – около восемнадцати процентов. Вот как получилось – небольшой размер, пригодность для мастерских и для транспорта оказались не единственными достоинствами двигателя внутреннего сгорания. Он был и выгоднее паровой машины, требовал гораздо меньших затрат на топливо.
Вы помните, что там, где нужно было много энергии, паровую машину стали вытеснять с конца прошлого века турбины – их коэффициент полезного действия был выше. Но в те же годы, когда изобреталась паровая турбина, в последнее десятилетие XIX века, был создан и новый двигатель внутреннего сгорания, с коэффициентом полезного действия очень высоким по сравнению и с турбинами, и с двигателями Отто.
Это заслуга немецкого инженера Рудольфа Дизеля, именем которого и был назван новый двигатель.
Ленуар и Отто пришли к технике от совсем других профессий, людьми уже не первой молодости и без серьёзных научных знаний. Они решали задачу, которой посвятили свою жизнь, ощупью, бесконечными терпеливыми опытами. Конечно, без опытов, проверки на практике своих идей ни один изобретатель не может обойтись; но глубокие знания сберегают время, дают возможность увереннее ставить опыты, избегать тропинок, которые уводят от верного пути. Это видно на примере Даймлера, создателя автомобильного двигателя. Он был образованным инженером, свободно себя чувствовал в машиностроении и решил свою задачу намного быстрее, чем Ленуар и Отто. Правда, и задача его была проще, яснее: она не требовала никаких принципиальных открытий.
А вот Дизель был уже изобретателем совсем другого типа, чем три его предшественника. Дизеля привела к изобретению не техническая смётка, как Ленуара и Отто, не инженерные знания, как Даймлера, а развитие научной мысли. Он очень точно знал не только, чего хочет достигнуть, но и каким путём будет решать техническую задачу – путём, предсказанным наукой.
Об этом предсказании, сделанном лет за семьдесят до того, как Дизель начал свою работу, мало кто помнил.
Жил во Франции человек, имя которого вы найдёте и в учебнике истории, и в трудах по математике. Звали его Лазарь Карно. Он был борцом за французскую республику, возникшую после революции 1789 года. Когда власть захватил Наполеон, Лазарь Карно ушёл от политики – не мог примириться с изменой Наполеона республике – и посвятил себя всецело науке.
Был у Карно сын – Сади. Он стал военным инженером, а по склонностям своим был, как и отец, учёным.
Ему запала в память одна мысль, высказанная отцом. «Заметьте, – писал в одной своей книге Лазарь Карно, – какое количество ручной работы можно будет сберечь в промышленности, если лучше изучить теорию тепла».
В то время паровая машина была новинкой, только начала вытеснять водяные колёса. И, конечно, мало ещё кто задумывался над тем, что паровая машина пожирает несоразмерно много топлива по сравнению с работой, которую производит.
На это стали сетовать позже. В начале XIX века только радовались, что заводы наконец освободились от привязи к реке.
А Сади Карно уже в то время стал размышлять, как создать двигатель, который большую часть тепла, полученного от сгорания топлива, превращал бы в механическую энергию. Ведь именно это делала паровая машина (позже и двигатели внутреннего сгорания) – превращала тепло в другой вид энергии, в движение механизмов.
Сади Карно, хотя и был инженером, не стал строить машины. Он занялся другим
