Лев Гумилевский - Создатели двигателей
Новую машину шахтовладельцы приняли очень хорошо.
Машина Ньюкомена работала таким образом. Поршень в паровом цилиндре поднимался как благодаря действию противовеса, расположенного на другом конце коромысла, так и благодаря давлению впускаемого под поршень пара. Когда поршень поднимался до своего крайнего, верхнего, положения, рабочий, стоявший у машины, прекращал впуск пара, закрывая кран паропровода, а цилиндр обливал холодной водой, открывая кран водяного бачка. Пар конденсировался, поршень опускался п, так как он был связан цепью с концом коромысла, тянул этот конец вниз.
Другой конец коромысла в это время поднимался и тянул вверх поршень водяного насоса. Затем под действием противовеса поршень насоса опускался вниз, в то же время поднимая поршень парового цилиндра, куда в это время рабочий снова впускал пар из котла. Значит, машина имела только один рабочий ход поршня — вниз. Вверх поршень поднимался, не совершая никакой полезной работы. Таких двойных движений машина делала не меньше шести — восьми в минуту.
Ньюкомен не мог взять патент на свое изобретение, так как конденсация пара была запатентована Севери, но, по общему соглашению, Севери включил в свой патент и изобретение Ньюкомена.
Новую машину шахтовладельцы приняли очень хорошо.
Несмотря на поочередное нагревание и охлаждение цилиндра, построенная Ньюкоменом машина работала несравненно успешнее, чем насосы Севери. Однако крупным недостатком ее был очень большой расход топлива. Например, для машины, установленной в Ковентри, топливо едва успевали подвозить.
Если применить для оценки атмосферных машин Ньюкомена наши нынешние нормы, то окажется, что мощность их равнялась примерно шести лошадиным силам. Коэффициент полезного действия их, то есть количество теплоты, превращенной в механическую энергию из всего тепла, полученного от сгорания топлива, составлял лишь один процент. Стало быть, девяносто девять подвод угля из ста, подвезенных к машине, тратилось непроизводительно, без прямой пользы делу.
Прожорливость машин не так уже бросалась в глаза там, где рядом лежали горы угля, как в каменноугольных копях. Огнедействующий насос давал возможность добираться до глубоких залежей, и с прожорливостью его в копях можно было мириться. Но, для того чтобы ньюкоменовская машина могла применяться с выгодой в других рудниках, не очень обеспеченных углем, надо было сделать ее более экономичной. Об улучшении атмосферных машин стали думать и Ньюкомен, и инженеры, и механики, имевшие с ними дело.
Есть хорошая русская пословица: «На ловца и зверь бежит». Это значит, что мелькнувшее перед глазами явление или предмет приводит к догадке, к открытию только тогда, когда мы сами ищем отражение, которое помогло бы нам в нашем деле, в нашей заботе. Иначе мы не обратим на него внимания, даже не заметим его, как не замечаем, скажем, белок в лесу, если ищем грибы, и, наоборот, не видим грибов, если охотимся на белок!
Одно наблюдение позволило Ньюкомену, все время думавшему об усовершенствовании своей машины, внести в нее важное улучшение. Однажды он заметил, что как будто без всяких видимых причин машина начала работать быстрее, чем обычно. Ньюкомен заинтересовался этим явлением и стал внимательно осматривать механизм. Он увидел, что поршень, неплотно пригнанный к цилиндру, пропускает при обливании струю воды в самый цилиндр. Такое вбрызгивание холодной воды в самый цилиндр вело, оказывается, к чрезвычайно быстрой конденсации пара. От этого и ускорялась работа машины.
Ньюкомен воспользовался своим наблюдением. Теперь, строя новые машины, он не стал обливать водой цилиндр, как раньше, а начал вбрызгивать воду внутрь цилиндра, что, кстати сказать, предложил и Дезагюлье в 1715 году.
Машины Ньюкомена стали работать много быстрее и экономичнее благодаря внесенному им изменению в конструкцию. Можно ли, однако, считать, как считали авторы старых книг по истории техники, что внесенное Ньюкоменом усовершенствование является делом счастливого случая и не составляет заслуги конструктора?
Кладя непроходимую пропасть между «душой» и телом, отрицая зависимость нашего мышления от окружающего мира, от воздействия общеприродной и социальной среды, авторы тех книг не видели связи между случайностью и закономерностью, между случаем и необходимостью. Известный русский химик академик П. И. Вальден утверждал даже в одной из своих книг, что «почти все великое, что у нас имеется и в науке и в технике, главным образом найдено при помощи случая».
Но вот перед нами типично «случайная» находка Ньюкомена, а между тем ничего случайного в ней мы не видим, все закономерно, все необходимо: Ньюкомен горит желанием усовершенствовать свою машину; он постоянно наблюдает ее работу; следит за исправностью механизма; каждое изменение в ее работе отражается в его мозгу. В поисках решения своей задачи конструктор обращается к запечатлевшимся в мозгу отражениям, то расчленяя их на части, то, наоборот, соединяя одно с другим. Комбинируя их целостными или по частям, он проверяет затем правильность этих комбинаций в технике и приходит к объективной истине: вводить воду для охлаждения цилиндра в самый цилиндр выгоднее, нежели обливать цилиндр снаружи!
Никакого прибежища для случайности тут нет. Весь процесс развивается по ясной формуле В. И. Ленина:
«От живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике — таков диалектический путь познания истины, познания объективной реальности».
В дальнейшем мы увидим, что творческий процесс далеко не всегда развивается так прямо и непосредственно, как это было у английского кузнеца. Отдельные звенья этого процесса часто остаются скрытыми и для окружающих и для самого творца. Иногда они просто позабываются, иногда ускользают от наблюдения: тогда говорят, что решение найдено интуитивно, бессознательно, чутьем. Бывает и так, что конструктор сам скрывает подробности, приведшие к открытию, чтобы не упоминать о работах своих предшественников или чтобы придать большее значение своей работе.
Принадлежность к тому или другому ремесленному цеху обязывала их членов тщательно скрывать свой опыт и приемы от конкурентов. Цеховые секреты составляли такую тайну, что, например, наследникам англичанина Дудлея удалось держать в секрете его способ плавки железной руды на каменном угле целое столетие, до тех пор, пока способ этот не был найден заново другими.
В капиталистическом обществе изобретатель вынужден, чтобы не лишиться выгод от своего открытия, таиться ото всех, не то что рассказывать о нем во всех подробностях. Так что вуаль таинственности, загадочности и недоступности на творческий процесс в значительной мере накидывают сами люди, называя «случаем» закономерное вмешательство объективного мира в творческий процесс.
Вез такого прямого пли косвенного вмешательства со стороны живой природы или созданных руками человека конструкций вряд ли могла родиться и тем более осуществиться мысль об устройстве автоматического распределения пара и воды в машинах Ньюкомена. Говорят, что такую мысль подал изобретателям один бойкий мальчик, по имени Гемфри Поттер. Его приставили к машине Ньюкомена в Корнуэльсе открывать и закрывать краны. Один из этих кранов впускал пар из котла в цилиндр, а другой подавал из бачка воду в цилиндр. Скучая за своей однообразной работой, мальчуган будто бы сообразил, что ее может выполнить сама машина, в то время как он будет читать книжки или играть в бабки сам с собой. Для этого он соединил веревочками рукоятки кранов с движущимися частями машины. Проделал он все это с таким расчетом, чтобы машина без всякой его помощи стала сама аккуратно и своевременно открывать и закрывать краны.
Вряд ли автоматическое парораспределение было делом рук мальчика. Идею поручить самой машине открывать и закрывать вовремя краны высказывал уже Лейбниц в одном из писем к Папену по поводу его машины. Его идеей, конечно, могли воспользоваться и конструкторы ньюкоменовских машин. Автоматическое парораспределение, кстати довольно сложное по конструкции, ввел в 1718 году инженер Бейтон. Изобретение автоматического распределения воды и пара имело огромное значение, так как освобождало машину от надсмотрщика.
Значительные усовершенствования в машину внес инженер Смитон, выдающийся английский конструктор. Он долго изучал машину Ньюкомена на работе, а выяснив причины ее неэкономичности и маломощности, перестроил ее. Он стал с большей точностью пригонять поршень к стенкам цилиндра, чтобы устранить зазоры, в которые мог уходить рабочий пар, поставил дополнительный паровой котел, чтобы увеличить мощность машины, и урегулировал качания коромысла.
В машинах, построенных Смитоном, расход пара уменьшился вдвое. В общем, как видите, паровая машина с первых же шагов своего развития проходила через много рук, и над созданием ее трудились не только французы и англичане. В Германии распространению паровых машин особенно содействовал механик Леупольд, выпустивший в 1724 году сводное описание их устройств. В своем сочинении Леупольд не только рассказывает об известных ему атмосферных водоотливных машинах, где водяной пар применяется главным образом лишь для получения вакуума, но и высказывает снова мысль о том, что давление пара может работать само по себе в цилиндре с поршнем.
