Лев Гумилевский - Создатели двигателей
Челобитная, направленная в Петербург, как того требовала субординация, через Горную канцелярию произвела переполох среди горного начальства. В тот же день канцелярия постановила:
«Того ради, чтобы он о выдаче того определенного награждения был не сомнителен и духом успокоился, оные деньги четыреста рублей серебряной монетою, ныне от комиссариатского правления выдать ему, Ползунову, а буде, паче чаяния, до того не доживет, жене его».
Надзор за машиной до выздоровления механикуса возложен был на Левзина и Черницына. Преданные ученики спешно подготовили машину к пуску в работу, но за десять дней до пуска, 16 мая 1766 года, Ползунов умер от «жестокого гортанного кровотечения».
Кабинет императрицы, управлявший казенными заводами, выразил «крайнее сожаление о рановременной смерти» Ползунова и потребовал объяснения, почему не было выдано своевременно денежное вознаграждение тому, кто «великих похвал достоин всегда был и щедрого награждения уже и за то только, что, будучи человек в пустыне отдаленной от наук воспитанный, мог природною своею остротою и так сказать самоучкою, не разумея к тому же иностранных языков, познать состав и действие оные и сам соорудить таковую машину».
Канцелярия отвечала ссылкой на то, что Ползунов согласился получить награду лишь после пуска машины и только накануне смерти обратился с просьбой о выдаче, Кабинет удовлетворился этим объяснением.
Из журнала испытаний машины Ползунова, происходивших вскоре после смерти ее творца, явствует, что гениальный учитель оставил ученикам своим вполне законченное создание. Черницын и Левзин заявили 22 мая о том, что машина готова к пуску, и получили приказ утром 23 мая развести пары и привести машину в движение.
Присутствовавшие при испытании машины офицеры во главе с Порошиным убедились, что машина работает отлично, «меха имеют движение нарочитое, из прикрепленного к меховым трубам или соплам ларя, во все двенадцать трубок воздух идет довольный, и примечено, что того воздуха на десять или и все двенадцать печей будет».
Первый в мире двигатель заводского назначения был создан, смелый замысел русского гения начал выполняться.
Несмотря на обнаружившиеся в работе машины частные ее технические несовершенства, устранявшиеся Левзиным и Черницыным, двигатель Ползунова работал в течение сорока трех суток.
Слух о новой выгодной и удобной машине уже распространялся повсюду, уже начали поступать в Горную канцелярию запросы с некоторых заводов о машине Ползунова, а из Нерчинска поступило даже требование выслать чертежи.
Но в ноябре того же 1766 года прогорели печные своды и дал течь медный котел. Машину пришлось остановить и заняться вопросом о замене котла более прочным, о смене некоторых деталей, изготовленных без надлежащей точности или из неподходящего материала. Горное начальство не теряло надежды, что ему удастся «сию полезную машину в России ввести в обычай», но генерала Порошина вскоре сменил А. И. Ирман, один из многочисленных в то время «недоброхотов» всего русского. Ирман обратился в кабинет с запросом, не будет ли велено разобрать машину, поскольку канцелярия «пущать ее в действо, по изобилию воды при здешнем заводе, за нужное не признала».
Кабинет ответил согласием, но с оговоркой «члены хранить на будущую иногда впредь надобность подобной машины в таком месте, где за недостатком воды с лучшею пользою употреблена быть может».
Однако о сохранности частей машины в Барнауле никто не позаботился, и самая память о грандиозном предприятии русского гения едва не исчезла.
Генерал Порошин до оставления своей должности, в 1768 году отправил с Левзиным в Петербург модель машины, начатую Ползуновым и законченную постройкой преданными его учениками. Кабинет отослал модель в Академию наук «для причисления ее к хранящимся в оной таковым же любопытства и некоторого примечания достойным вещам», а Левзина, как ближайшего ученика Ползунова, предложил оставить при академии для обучения.
Канцелярия академии определила: Левзина поручить для обучения профессору Котельникову, модель машины поставить в кунсткамере, а одновременно затребовать из Медицинской коллегии модель какой-то «действующей парами» машины, «купленной в Берлине у доктора Либеркинда», чтобы произвести сравнительное изучение обеих машин.
Однако никаких дальнейших сведений о модели Ползунова обнаружить не удалось.
Воспользовался ли кто-нибудь конструкторскими идеями русского изобретателя или все происшедшее в сибирской глуши надолго осталось забытым? Несомненно, что опыт Ползунова получил известность за пределами России — хотя бы в узких кругах техников и инженеров, как это видно из дошедших до нас документов, — и повел техническую мысль к созданию универсального двигателя. Ползунов осуществил сдваивание цилиндров для получения непрерывной движущей силы, устранил коромысло, ввел автоматическое питание котла водой и, главное, создал первый в мире универсальный двигатель, принципиально годный для всяких других нужд народного хозяйства.
Глава вторая
Теория и конструкция теплового двигателя
1. Отдельный конденсатор
Как-то зимой 1763 года профессор физики и астрономии Глазговского университета Андерсон, готовя к лекции модель водоотливной машины Ньюкомена, с досадой увидел, что модель, недавно возвращенная из починки, опять неисправна. Не желая обращаться к лондонским мастерам, профессор решил поручить исправление модели бывшему университетскому механику Джемсу Уатту (1736–1819). На другой же день Уатт явился в университет. Это был высокий, худой, болезненного вида молодой человек с длинными волнистыми волосами, тихий и задумчивый. Осматривая машину, Уатт скромно признался, что до сих пор не имел случая заниматься такой работой и совершенно не знаком с устройством машины Ньюкомена.
— Правда, — прибавил он, — мистер Робиссон еще студентом как-то обращал мое внимание на паровую машину. У него была идея применить силу пара для движения повозки. Но мы ничего не предприняли, чтобы ее осуществить. Года три назад я пробовал производить опыты с котлом Папена, но отказался от мысли добиться чего-нибудь лучшего и больше этим вопросом не занимался… Впрочем, кажется, в данном случае нужны простые исправления механизма, и я, вероятно, сумею пустить в ход вашу модель очень скоро.
Не придавая большого значения предстоящей работе, молодой механик с университетской моделью под мышкой направился к каменному домику, крытому сланцем, где помещалась его мастерская.
Осмотрев механизм и познакомившись с устройством машины, Уатт внес в нее все нужные исправления и стал пробовать работу модели. К изумлению мастера, несмотря на то, что соответственно размерам самой модели котел для нее был более чем достаточен, он все же не давал нужного количества пара. Усиливая в топке огонь, можно было заставить машину сделать несколько ходов, но и только. При этом нужно было вбрызгивать в цилиндр очень много холодной воды, хотя нагрузка машины была незначительной.
Будь Джемс Уатт простым механиком, он отослал бы машину обратно, окончив исправление, как и поступали до него все лондонские и глазговские мастера. Но его ум исследователя, пораженный необъяснимым явлением, стал доискиваться причины, почему же большая часть пара пропадает совершенно бесполезно и работа машины никак не соответствует расходу пара.
Чем хуже действовала машина, тем настойчивее и оживленнее работал мозг мастера. Исходя из своих теоретических познаний, Уатт сделал несколько предположений, а затем стал их проверять на опыте. Тут он и пришел к выводу, что разгадка таится в незадолго до того открытом физиками законе: вода в безвоздушном пространстве кипит не при обычной температуре кипения в 100 градусов, а при значительно низшей, примерно уже при 36 градусах, а иногда и раньше, смотря по глубине вакуума.
Что же получалось в цилиндре машины? Вбрызгивание в цилиндр холодной воды вело к тому, что пар конденсировался и под поршнем образовывался вакуум, но в этом разреженном воздушном пространстве стекавшая с горячих стенок цилиндра вода быстро нагревалась даже выше 36 градусов и легко превращалась в пар. Невозможно было добиться поэтому движения поршня вниз, пока цилиндр не охладится полностью. Оттого-то и приходилось вбрызгивать туда такую массу холодной воды.
В то же время, когда в начале второго, обратного, хода поршня в машину входил свежий пар из котла, он, соприкасаясь с холодными стенками цилиндра, конденсировался, и конденсация эта не прекращалась, а поршень не поднимался до тех пор, пока цилиндр снова не нагревался до температуры пара. Поэтому-то и приходилось расходовать такое огромное количество пара для получения совсем незначительной работы в машине.
