Лев Гумилевский - Создатели двигателей
Ивенс в конструкцию своих машин внес много усовершенствований. Прежде всего он стал впускать пар не по одну только сторону поршня, а и по другую, попеременно через клапаны в нижней и верхней частях цилиндра. Клапаны действовали автоматически, через систему зубчатых колес и кулачков. Таким образом, в его машинах оба хода поршня стали рабочими и мощность машины повысилась без увеличения ее размеров.
Подобную же машину двойного действия, но не с клапанным, а золотниковым парораспределением, сконструировал и Уатт приблизительно в то же время. Работали оба изобретателя независимо друг от друга, но мысли их шли в одном направлении.
Любопытно, что так же оба они одинаково оказались жертвой своих привычных представлений. Ни Уатт, ни Ивенс не смогли отрешиться от коромысла, которое для новых машин не было нужно и бессмысленно усложняло конструкцию.
Призрак машины Ньюкомена тяготел над обоими конструкторами, так как оба они пришли к своим конструкциям, отправляясь от его водоотливной машины. Но для парового насоса Ньюкомена такое устройство было совершенно естественным: коромысло заменило здесь грузовую веревку и блоки Папена, с тем чтобы изменить направление действия силы атмосферного давления сверху вниз на противоположное, нужное насосу, — снизу вверх.
Машины двойного действия и у Ивенса и у его английского товарища предназначались для прядильных и ткацких станков, для мельничных жерновов: всем им требовалось вращательное, а совсем не прямолинейно-возвратное движение. Но, как показал изобретатель всем известного токарного станка и точила, вращать колесо можно и непосредственно соединяя поршень с осью колеса через кривошип и шатун.
Зачем же нужно было коромысло, которое все-таки оставалось и у Ивенса в Америке и у Уатта в Англии? У машины Ивенса оно казалось еще более странным, так как это было одноплечее коромысло. Поршнем раскачивался рычаг, укрепленный на стойке, а рычаг через систему кривошипа вращал маховое колесо, от которого уже шел привод к исполнительной машине. Ивенс пренебрег тем, что конец коромысла, качаясь, чертит в воздухе кривую линию, вследствие чего жестко связанный с ним поршневой шток может вредно действовать на поршень. Он просто не занимался этим вопросом.
Вот какие причудливые противоречия могут одновременно существовать в самом светлом уме. Над смелой идеей тяготеет предвзятость другой, рядом с гениальным полетом мысли живет косное сознание. На преодоление привычного хода собственных мыслей иногда надо потратить больше умственных сил и душевной энергии, чем на борьбу с природой, несовершенством техники, малой прочностью материалов.
Ивенс все-таки положил основание строительству паровых двигателей в Соединенных Штатах Америки, хотя и не увидел при жизни осуществления многих своих замечательных идей.
Судьбу своих изобретений Ивенс описал, по обычаю того времени, в «Открытых письмах к американскому народу».
В одном из этих писем Ивенс рассказывает, что ему принадлежит восемьдесят различных изобретений, но он уничтожил их описание и чертежи, так как изобретательство не принесло ему ничего, кроме насмешек, несчастий и преследования. Глупцы не понимали его, а предприниматели обкрадывали.
Ивенса действительно преследовали и люди и несчастья. В 1819 году мастерские его сгорели. Катастрофа сломила творческие силы изобретателя и приблизила его физическую смерть. Он умер в том же году.
После смерти Ивенса, хотя и не скоро, американский конгресс объявил его «благодетелем отечества» и «американским Уаттом». Это признание последовало уже под влиянием победоносного вторжения парового двигателя во все области промышленности и транспорта, когда восторжествовали идеи Ивенса, казавшиеся его современникам столь фантастическими.
Раньше всего идеи эти, естественно, восторжествовали в Англии, первой из стран, вступившей на путь промышленной революции.
5. Высокое давление
В те самые дни, когда в Англии строилась первая фабрика, впервые взглянул на свет Ричард Тревитик.
Промышленная революция возникла на его глазах и развивалась не без его участия.
Он родился в местечке Иллоган, в Корнуэльсе, 13 апреля 1771 года, но вырос в небольшом городке Кемброне. Сюда вскоре после рождения сына перешел на службу отец Тревитика, управлявший рудниками.
Ричард был пятым и последним ребенком в семье. Веселый, общительный и остроумный мальчишка нравился всем и больше всего родителям. Может быть, поэтому они отнеслись довольно снисходительно к тому, что Ричарда изгнали из школы «за непослушность, тупость и упрямство».
Мнению школьных педагогов родители юноши Тревитика не придали значения — они пригласили учителей продолжать обучение сына на дому. Но Ричард действительно оказался упрямым и непослушным. Домашние уроки были безуспешны, и в конце концов мальчика предоставили самому себе.
Больше всего ему нравилось проводить время на руднике около машин. Сыну управляющего не мешали знакомиться со всем, что его занимало. На его вопросы отвечали охотно и показывали все, что было под руками. И вот таким образом вместо отвлеченного курса школьных наук юноша прошел практическую школу на производстве. Производственная жизнь увлекла Ричарда больше, чем школа, она и определила навсегда его склонности и вкусы.
Особенное впечатление на тринадцатилетнего мальчугана произвело знакомство с инженером Вильямом Мердоком. Помощник Уатта приехал на рудники устанавливать машину, сделанную на заводе в Сохо. Как раз в это время, пользуясь свободным временем и отсутствием строгого надзора Уатта и Болтона, Мердок занимался постройкой небольшого самодвижущегося экипажа. Владельцы завода в Сохо неодобрительно относились к этим занятиям молодого конструктора, не входившим в круг его прямых обязанностей.
Тревитик принимал горячее участие в работах Мердока. Экипаж Мердока представлял собой паровую повозку оригинальной конструкции. На деревянных дрожках находился паровой котел с нижней топкой. От топки шла через весь котел жаровая труба, что усиливало и ускоряло парообразование. Коромысло машины было устроено так, что один конец его был прикреплен шарниром к неподвижной стойке, а другой приводился в качательное движение поршнем машины. Этот же конец коромысла через кривошипный механизм вращал колеса повозки. Третье, переднее колесо служило для поворотов. Мердок с маленьким Тревитиком испытывали повозку обычно поздно вечером, на пустынной дороге за городом, часто пугая прохожих своей «огненной машиной».
Юный Тревитик горячо привязался к своему новому другу. Он заинтересовался заводом в Сохо, где строились паровые машины, способные двигать повозку без лошадей. Мердоку было нетрудно устроить мальчика на работу в Сохо. Тревитик провел на заводе Болтона и Уатта несколько лет. Под руководством Мердока он прошел практический и теоретический курс паровой техники. Юноша обнаружил при этом невероятную трудоспособность и очень скоро сумел возместить недостаток своего образования. В Англии и до сих пор крупные заводы дают своим ученикам аттестаты, равносильные дипломам инженеров и конструкторов. С таким аттестатом завода Уатта девятнадцатилетний юноша после смерти отца получил место инженера на одном из рудников в Корнуэльсе.
Молодой инженер поселился в Кемборне. Занимался он установкой и исправлением паровых машин, главным образом водоотливных. Теперь он уже не только знал машину, не только понимал ее устройство — он усвоил все тонкости процесса, в ней совершавшегося. Изобретательный ум его начал яростно сражаться с несовершенством паровых машин.
Крупнейшим недостатком водоотливных машин было тяжелое коромысло. Тревитик с изумительной ясностью понял недостаток подобной конструкции и заменил ее прямодействующим насосом. Новую водоотливную машину он построил совместно с механиком Буллем. Прямо над насосом изобретатели поставили опрокинутый паровой цилиндр и шток поршня насоса сделали продолжением штока поршня паровой машины. Эту простую и выгодную конструкцию заказчики приняли с восторгом. Но, как только слух о новых машинах дошел до Уатта и Болтона, Тревитику пришлось прекратить производство своих насосов. По решению суда, куда обратился Уатт, конструкция Тревитика была признана несамостоятельной и сам он был обвинен в нарушении патентов Уатта.
Тревитик не отказался от работы над паровыми машинами, но, наученный горьким опытом, он стал хранить свои идеи в полной тайне. Это продолжалось вплоть до 1800 года, когда наконец, к удовольствию «молодых людей без имени и денег», как называл Уатт новых изобретателей, окончился срок действия патента Уатта.
Молодой изобретатель мечтал построить паровой самодвижущийся экипаж, конечно более совершенный, чем тот, который пытался соорудить Мердок. Для такого экипажа нужна была машина без громоздкого конденсатора. Не слышав ничего об опытах Кюньо, но твердо зная, что пар при достаточно высоком давлении имеет огромный перевес перед давлением атмосферы, Тревитик занялся опытами с машиной высокого давления.
