Лев Гумилевский - Создатели двигателей

Несмотря на свои размеры, двигатели Уатта были маломощными: мощность самого большого из них равнялась примерно пятидесяти лошадиным силам.

Сравнивать мощность машин с силой лошади предложил Уатт. В 1784 году он произвел опыты над работой лучших лондонских лошадей, после чего и ввел в употребление понятие «лошадиная сила». Одна лошадиная сила соответствует усилию, нужному для того, чтобы поднять на один метр за одну секунду 75 килограммов.

Выпустив несколько двигателей для мельниц и пивоваренных заводов, завод Сохо установил показательную машину Уатта на мельнице Альбион, в самом центре Лондона. Любопытство англичан было возбуждено так сильно, что мельница эта долгое время считалась модным местом для посещения. Работала мельница прекрасно, но через пять лет конкуренты сожгли слишком опасного соперника.

Введение парового двигателя не обходилось без жертв и борьбы. Однако очевидные его преимущества перед «живыми» двигателями — перед водяными и ветряными колесами — были настолько велики, что самые разнообразные предприятия — бумажные, прядильные и ткацкие фабрики, мельницы, лесопильные заводы, прокатные станы и воздуходувки, — все переходили на универсальный двигатель Уатта.

В этих двигателях расход угля составлял около трех килограммов на одну лошадиную силу в час. Большой, с нашей точки зрения, расход был все же вчетверо меньше, чем в машине Ньюкомена. На языке современной техники коэффициент полезного действия машины Уатта не превышал двух с половиной процентов.

Паровой двигатель Уатта чрезвычайно способствовал развитию промышленности. Земледельческая, помещичья Англия превращалась в индустриальную страну. Известный шведский путешественник Сведеншерна, посетивший Англию в 1802 году, пришел в изумление, увидев, какое количество паровых двигателей занято в промышленности. «Не будет преувеличением сказать, — писал он, — что эти машины встречаются в Англии так же часто и даже чаще, чем у нас водяные и ветряные мельницы».

Вслед за распространением машин отдельные страны сами начали производство паровых двигателей. Появились заводы паровых машин в Германии, Бельгии, Америке, Франции. В 1800 году в Петербурге шотландец Берд основал завод паровых машин, просуществовавший вплоть до Октябрьской революции под названием «Франко-русский завод».

Задача, поставленная промышленным капитализмом перед техникой, была разрешена.

Однако паровая машина двойного действия, вышедшая из рук Уатта, не была в полном смысле слова универсальным двигателем, хотя Уатт и называет ее в своем патенте 1784 года применимой для всякой цели. Для целей транспорта эта машина была совершенно не пригодна.

Термин «универсальный двигатель» впервые употребил Маркс, характеризуя патент Уатта. Но начиная с Папена все конструкторы двигателей, предлагая свои машины, объявляли их применимыми для самых разнообразных нужд производства.

Как стационарный двигатель паровая машина Уатта сыграла огромную роль в развитии промышленной революции.

Старая Англия с ее мануфактурами, водяными колесами и ветряными мельницами, та Англия, в которой родился и вырос Уатт, распалась, исчезла на его глазах.

На смену ей пришла новая, индустриальная Англия, созданная промышленной революцией и паровым двигателем. Новая Англия дымила трубами фабрик и заводов, покрывалась сетью железных дорог, сдвигалась с юго-востока на северо-запад и на прежних полях земледельцев выращивала огромные промышленные центры с новым укладом жизни.

Англия, страны Европы, Америка — весь мир вступил в новую фазу своего промышленного развития, но XIX век справедливо стал называться не только веком паровой машины, но и веком железных дорог.

3. Устранение конденсатора

Мысль о том, чтобы действовать на поршень в закрытом цилиндре для получения движущей силы давлением пара, а не атмосферным давлением, пришла в голову не одному Уатту. Одновременно с ним, а может быть, и раньше его, во всяком случае независимо от него, такая же мысль явилась и другим техникам, скажем, Леупольду, но совершенно по иному поводу и для достижения другой цели. Эти изобретательные люди имели в виду другие потребности хозяйства, совсем иную его область. Они вздумали помочь человеку двигаться скорее и перевозить значительно большие тяжести. Они увидели нужду в мощном, скором, механическом транспорте для дальнейшего развития промышленности и культуры. И они не ошибались. Потребность в новом виде транспорта, в новом способе передвижения действительно назревала.

Не случайно полузабытыми оказались имена создателей первых бесконденсаторных машин. Правильные идеи этих людей, в свое время столкнувшиеся с несовершенством технических средств, получили полное осуществление гораздо позднее. Только теперь мы можем понять и оценить их высокое мастерство и идеи, так далеко уходившие в будущее.

Никола Жозеф Кюньо родился в Вуа, небольшом городке французской Лотарингии, 25 сентября 1725 года, а молодость свою провел в Германии, где он получил хорошее образование.

В качестве военного инженера с отличной репутацией он отправился вследствие каких-то неизвестных обстоятельств служить в Нидерланды.

Несмотря на молодость, проведенную в чужой стране, Кюньо оставался французом и, как все французы, обожал Париж. В 1763 году ему удалось осуществить свою мечту и перебраться в столицу Франции. Он явился сюда не с пустыми руками. Так как он имел уже репутацию хорошего военного инженера, ему удалось добиться встречи с генерал-инспектором артиллерии маршалом Грибовалем. Грибоваль занимался в это время реорганизацией артиллерийского дела, и деятельность его составила эпоху в развитии артиллерии.

— Что же вы можете нам предложить? — спросил он Кюньо. — До сих пор вы строили крепости и вооружали улан принца Саксонского кремневыми ружьями. Чем вы можете помочь нашей артиллерии?

— Я построю вам паровую телегу, которая будет возить и снаряды и пушки, — ответил молодой инженер. — Вот мой проект.

Маршал оказался сведущим инженером, и Кюньо не пришлось объяснять слишком долго достоинства своего проекта. К тому же о машинах, работающих при помощи огня и пара, знали уже в это время настолько, что охотно допускали возможность применить их не только для откачки воды. Генерал-инспектор согласился доложить о проекте военному министру. Довольно скоро Кюньо получил извещение, что «военный министр, герцог Шуазель, поручает инженеру Кюньо построить за счет казны проектируемую им паровую телегу в уменьшенных размерах».

Грибоваль вызвал к себе изобретателя и обсудил с ним план будущих работ.

— А знаете ли вы, что с подобным же проектом возится в Швейцарии лейтенант Планта? — неожиданно спросил он.

— Я ничего не знаю о Планта, — отвечал Кюньо.

— Обгоните его!

Кюньо приступил к работе. Дело вовсе не сводилось к тому, чтобы поставить двигательный механизм машины Ньюкомена на телегу и заставить его вращать колеса. Установка такого механизма связывалась с необходимостью возить с собой огромное количество воды для охлаждения цилиндров и большого запаса топлива. Надо было придумать что-то совершенно другое. Военному инженеру, чье воображение совсем не занимала водоотливная машина, удалось пойти по новому пути к получению движущей силы при помощи воды и огня.

Конечно, Кюньо ничего не знал об опытах Уатта в его глазговской мастерской, происходивших в это же время. О них ничего не знал даже Робиссон, ежедневно посещавший своего друга. Англичанин старательно хранил в секрете свои опыты и усовершенствования. Да они и не могли бы ничем помочь Кюньо, потому что и усовершенствованная паровая машина Уатта была все-таки слишком громоздкой и неудобной для его цели.

Но несомненно, что Кюньо хорошо знал сочинение Лeупольда, в котором автор высказывал мысль о том, что давление пара могло бы работать в цилиндре без расширения пара в конденсаторе, а с выпуском его в атмосферу: нужно только впускать в цилиндр пар в пять — десять раз большего давления, чем атмосферное. Такой пар, действуя на поршень, заставит поршень преодолеть естественное сопротивление воздуха и сообщит его движению силу, способную совершать полезную работу.

Трудность дела заключалась в том, чтобы построить котел, способный выдерживать высокое давление пара. В то время это представлялось довольно серьезной задачей. Котлы делались из медных, склепанных по швам листов, прочность их часто оказывалась недостаточной. Не меньшую трудность представляла пригонка поршня, который должен был плотно прилегать к стенкам цилиндра. Но в изготовлении их уже имелся некоторый навык.

Кюньо должен был стать на путь создания паровой машины высокого давления пара, работающей без конденсатора. Осуществление первой машины такого рода и составляет заслугу Кюньо.