Лев Гумилевский - Создатели двигателей
Оправиться от сыпавшихся на его седую голову обид и несчастий ученый не смог. О творческой работе он больше не помышлял и с горькой усмешкой писал Лейбницу:
«Я принужден употреблять мои машины на починку камина в моем бедном жилище!»
Обремененный семьей, оторванный от науки, всеми покинутый и забытый, Дени Папен умер так, что даже время его смерти осталось не отмеченным. Считают, что он умер в 1714 году.
По всему складу своего характера и способностей Папен был скорее мыслителем и исследователем, нежели техником и инженером, как Севери, но в истории создания двигателя судьба Папена оказалась счастливее: незавершенные его машины — паровой и пороховой цилиндры — стали предшественниками универсального парового двигателя и двигателей внутреннего сгорания, распространенных теперь по всему миру.
Первым воспользовался паровым цилиндром Папена для построения двигательного механизма Томас Ньюкомен.
4. Атмосферная машина
Недалеко от Модбери, где производил свои первые опыты с паровым насосом капитан Севери, в маленьком портовом городке Дартмуте жил в то время хороший кузнец и слесарь Томас Ньюкомен. В Дартмуте он родился в 1668 году, в Дартмуте же он и умер в 1729 году.
Ньюкомен не состоял членом Королевского общества, не издавал ученых книг. Он так мало привлекал к себе внимание современников, что о жизни его никто не сохранил никаких сведений, а когда много лет спустя выяснилось, какой это был замечательный мастер техники, оказалось уже невозможным не только восстановить его биографию, но не удалось даже разыскать его могилу.
Несомненно, это был предприимчивый и энергичный человек. Он выполнял заказы местных жителей в маленькой кузнице, стоявшей на краю города и окруженной огородом, где трудилась семья кузнеца.
По торговым делам Ньюкомен, очевидно, бывал в Лондоне, в разных других городах и, любознательный от природы, тем или иным путем учился, накапливал не только опыт, но и некоторые знания.
Оживленный портовый город Дартмут являлся в то же время торговым и промышленным центром графства Девоншир. Здесь, как и в соседнем графстве Корнуэльс, находилось немало рудников. Старое горе всех шахт, затопляемых подземными водами, Ньюкомен хорошо знал. Часто он думал о том, как освободить горняков от необходимости выкачивать насосом воду, вместо того чтобы вырубать уголь. Конечно, этот деревенский кузнец, живя в графстве, где имелось много рудников, по самой профессии своей должен был заниматься машинами Севери и помогать в установке этих машин. Еще чаще он возился с обыкновенными рудничными насосами. Тогда их приводили в движение рабочие. Угрюмый образ рабочего, однообразно то поднимающего руки вверх, то опускающего их вниз вместе с рукояткой рычага, прочно запечатлелся в мозгу кузнеца. Неудивительно, что паровой цилиндр Папена, производивший те же самые однообразные движения — вверх-вниз, — связался в его воображении с рабочим, откачивающим воду, и подсказал хорошую идею: заменить мускульную силу рабочего машиной Папена.
На ранней поре развития техники гораздо более ясен и доступен нашему пониманию творческий процесс конструктора и изобретателя, чем в наше время. Но сущность его одна и та же. Она с предельной краткостью и отчетливостью дана в известной формуле В. И. Ленина:
«Жизнь рождает мозг. В мозгу человека отражается природа. Проверяя и применяя в практике своей и в технике правильность этих отражений, человек приходит к объективной истине».
Это сказано в «Философских тетрадях» В. И. Ленина. Как везде и всегда у В. И. Ленина, ничего трудного для понимания в этих словах нет.
С элементами техники человек имел дело, разумеется, задолго до Папена и Ньюкомена. Но и ему приходилось уже применять в своей первобытной практике запечатленные в мозгу отражения общеприродной среды, его окружавшей. Он видел, скажем, дерево, упавшее с одного берега ручья на другой. По нему перебирались животные, переходил вслед за ними и он сам. А когда при необходимости перебраться через ручей не оказывалось упавшего дерева, человек сам валил его с помощью каменного топора или усилиями нескольких человек. Так, применяя в практике своей отраженную в мозгу природу и проверив не раз правильность этого отражения, человек приходил к идее простейшего, балочного моста.
Легко представить себе, какое бесконечное множество всевозможных отражений запечатлевается в мозгу человека каждый день, каждый час, каждую минуту. Правда, повторяясь изо дня в день, эти отражения только наслаиваются друг на друга, но в то же время все вокруг так изменчиво, что достаточно для работы мозга и новых отражений, поступающих в него через органы чувств.
И, конечно, таких отражений в мозгу тем больше, чем обширнее опыт человека, чем разнообразнее среда вокруг него.
Особое, всем известное свойство отпечатавшихся в мозгу отражений заключается в том, что мы можем, с одной стороны, отрывать их одно от другого, расчленять на части, а с другой стороны, можем произвольно соединять их, комбинировать, причем комбинировать и цельные отражения и отделенные части их. В природе, скажем, нет крылатого коня, нет женщины с рыбьим туловищем, но в нашем воображении они существуют как Пегас и русалка. Такого рода комбинации легко возникают в нашем сознании из имеющихся там отражений. Комбинирование отражений, имеющихся в нашем сознании, и есть уже творчество.
В той мере, в какой творческий процесс является процессом разделения или соединения отпечатавшихся в клетках головного мозга отражений, творческая способность присуща каждому человеку. Но и самые причудливые создания фантазии говорят нам о том, что «человек в своей практической деятельности имеет перед собой объективный мир, зависит от него, им определяет свою деятельность». Это тоже слова В. И. Ленина, взятые нами из его «Философских тетрадей».
Значит, мы ничего не можем придумать такого, что целиком или по частям не было бы ранее дано в наш мозг из окружающего нас мира. На примере Ньюкомена это видно очень ясно.
Откуда Ньюкомен узнал о паровом цилиндре Папена, мы не знаем, но в 1702 году он справлялся о нем у секретаря Королевского общества Гука. Гук не советовал Ньюкомену строить машину Папена. Он указывал на невозможность изготовить прибор так, чтобы поршень плотно прилегал к стенкам цилиндра.
Мысль о том, чтобы применить цилиндр Папена для работы с водяным насосом, конечно, пришла Ньюкомену уже в первый момент, когда он увидел паровой цилиндр с веревкой, перекинутой через блоки и поднимавшей груз: ведь Ньюкомену как раз нужно было тянуть поршень водяного насоса вверх!
Ньюкомен, мастер своего дела, меньше всего боялся трудностей изготовления частей машины. Убедившись в том, что атмосферная машина Папена не фантазия, а вполне подходящий для его цели двигательный механизм, и видя необходимость заменить насос Севери более удобной и выгодной водоотливной машиной, Ньюкомен взялся за ее постройку. Он привлек в компанию к себе водопроводчика Коули и принялся за дело.
Ньюкомен взял обыкновенный водяной насос и поставил к нему вместо рабочего паровой цилиндр Папена. Веревку с блоками он заменил балансиром, или, проще говоря, коромыслом. Шток поршня насоса Ньюкомен связал железной цепью с одним концом коромысла, а шток поршня парового цилиндра такой же цепью связал с другим концом. Коромысло опиралось в середине на прочный столб и свободно качалось на своей опоре.
Так в этой машине объединились обыкновенный рудничный насос, потреблявший энергию, и обращенный насос, производивший работу. Прямой насос при помощи атмосферного давления засасывал воду, а другой, обращенный, посредством вакуума, образовавшегося после конденсации пара, заставлял атмосферное давление производить работу.
Пар в свою машину Ньюкомен стал впускать из отдельного парового котла. Котел он поместил под цилиндром. Конечно, ему пришлось придумать целый ряд добавочных приспособлений, и дело не шло так гладко и просто, как может казаться. В 1711 году Ньюкомен и Коули поставили свою паровую машину на каменноугольных копях в Варвикшире, а затем стали снабжать своим «огнедействующим насосом» не только Англию, но и другие страны.
Хотя о жизни этих замечательных людей до нас дошло очень мало сведений, машины, построенные ими, сохранились в музеях разных стран.
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.
