Лев Гумилевский - Рудольф Дизель
Дизель мечтал осуществить цикл Карно, при котором коэффициент полезного действия должен был достигнуть 70 %. Но в конструкции этого спроектированного сначала двигателя, в который вводилась для достижения изотермического сгорания лишь шестая часть обычно нужного топлива, оказывался поразительный недостаток: двигатель не смог бы работать. Трение отдельных частей механизма оказывалось больше действующей силы, и для того чтобы в машине происходили вспышки, расширение газов и сжатие, ее надо было приводить в движение извне. Изотермическое сгорание при угольном топливе, таким образом, не только не вело двигатель к идеалу, но становилось неустранимым препятствием для его работы.
Следовало отказаться или от принципа изотермического сгорания, или от угольного топлива. Дизель выбрал второе и, отказавшись от мысли употреблять в качестве горючего угольную пыль, что в патенте стояло на первом месте, решился применять керосин.
В июле 1893 г. первый опытный двигатель был сооружен. Это был четырехтактный вертикальный двигатель небольшой мощности. Он имел поршень со штоком и наружный ползун. Распределительный вал, приводящий в движение клапаны, был расположен очень низко, и клапаны работали от длинных поводков. Камера сгорания была расположена в железном неотделанном канале со вклепанными скобами. Воздушного насоса для впрыскивания горючего не было: горючее должно было впрыскиваться непосредственно из нагнетательного насоса. Этот двигатель не имел также и водяной рубашки для охлаждения двигателя. Теоретические соображения приводили изобретателя к убеждению, что для дизель-мотора не понадобится охлаждения водой. Предлагая конструкцию нового двигателя, Дизель для достижения высокого коэффициента полезного действия стремился прежде всего к очень высокому сжатию и предполагал вначале доводить предварительное сжатие до двухсот пятидесяти атмосфер. Впоследствии в рабочей диаграмме, к которой он стремился, сжатие доводилось до девяноста атмосфер, а температура воздуха в конце сжатия была равна восьмистам градусов. Пределы температур, указывавшиеся в этой диаграмме, были таковы, что среднее их значение лишь немного превышало температуру в цилиндре паровых двигателей того времени. Поэтому и предполагалось, что двигателю не понадобится специального охлаждения, как и паровым машинам.
Первый опытный двигатель Дизеля
Дизель приехал в Аугсбург 16 июля и на другой же день начал опыты с мотором. Они продолжались до половины августа и потребовали прежде всего целой ряда мелких конструктивных переделок. Высокие сжатия оставались недостижимыми: начав с восемнадцати атмосфер, удалось достигнуть сначала двадцати атмосфер, затем тридцати трех, тридцати четырех атмосфер.
Материальный мир ставил свои пределы теоретическим возможностям.
Несмотря на незначительность достигнутого сжатия 10 августа после двадцатидневных опытов Дизель предложил ввести горючее.
Для первого опыта решились применить в качеств горючего бензин. В величайшем волнении следил изобретатель за приготовлениями. Возле него стоял старый приятель Фогель, руководивший теперь мастерскими. Машина была приведена в движение трансмиссией. Монтер подал из нагнетательного насоса порцию бензина в цилиндр. Друзья с холодеющими сердцами смотрели на индикатор, указывающий высоту давления.
— Вспышка сейчас происходит!.. — воскликнул Дизель.
Стрелка шарахнулась в высь и, описывая полукруг поднялась до восьмидесяти атмосфер, свидетельствуя о происходящем внутри цилиндра давлении расширяющихся в процессе сгорания газов.
— Давление восемьдесят. Вот наша первая диаграмма.
Но давление в действительности было выше: индикатор разлетелся на куски. Дизель едва не получил удар в голову. Свистящий воздух оставил след на виске. Бледный Люсьен с испугом оглянулся на друга. Несколько секунд они смотрели друг на друга в безмолвном волнении.
Несчастный случай объяснял наглядно, что чистый воздух, подвергнутый высокому сжатию, действительно тем самым доводится до температуры, далеко превосходящей температуру воспламенения горючего, и введенному в этот сжатый воздух топливу для воспламенения не нужен зажигательный аппарат.
Фогель поздравил своего друга не с тем, что тот избежал несчастья, а с тем, что опыт подтвердил реальность теоретически выведенного принципа.
Сам Дизель не придавал слишком большого значения этому принципу, о котором даже не упоминал в своем патенте; основным его стремлением было высокое сжатие. И здесь самой природой вещей он был приведен к необходимости отступать.
Хотя сам мотор не пострадал, однако теперь уже было ясно, что для очень высоких сжатий придется выстроить новую машину, более правильно сконструированную.
Быстро исправленный двигатель подвергся новым испытаниям, но все усилия привести его в движение оказались напрасными. Вдохнуть в него жизнь не удалось. Эта первая машина Дизеля никогда не работала самостоятельно.
Первая серия опытов привела экспериментаторов к целому ряду выводов. Из них самым существенным было заключение Дизеля о необходимости управляемой форсунки, т. е. аппарата для распыливания вводимого горючего. Достигнутые результаты были подробно занесены в протокол, на котором после доклада руководителя мастерских директор завода Буц написал:
«Считать, что осуществление рабочего процесса на этой несовершенной машине невозможно».
Удрученный изобретатель возвратился в Берлин на место своего постоянного жительства и отсюда стал давать указания для сооружения новой машины. На постройку второго двигателя понадобилось пять месяцев.
Отступление
Дизель работал с утра до позднего вечера. Возвращаясь к своим чертежам и наброскам, теперь обогащенный практическим опытом, он не испытывал уже той светлой радости, которая освещала ему мир. Вдохновленные дни возникновения идеи и ее развития, когда все кажется возможным, прошли невозвратно.
Конечно, и эти дни выполнения, созидания подсобного материала для осуществления идеи все еще волновали его творческое воображение. Преодолевая сопротивление природы, люди выходят возвышенными и закаленными, даже потерпев поражение. Дизель не потерял ни бодрости, ни веры в себя, перед ним лежал еще широкий путь борьбы. Но гордости его был нанесен первый удар; вера в непреложность математических доводов поколеблена. Ошибок в собственных расчетах он не допускал.
Вопреки прежним своим убеждениям теперь он должен был согласиться, хотя и со множеством оговорок, смягчающих горечь отступления, что изотермическое сгорание является основным препятствием на пути практического осуществления двигателя. Не заявляя еще об отказе своем от первоначальной мысли, он в ноябре в дополнение к своему первому патенту взял второй патент № 82168, в котором излагалось: «Изменение формы кривой у двигателей внутреннего сгорания и подача горючего сжатым воздухом посредством компрессора».
