Лев Гумилевский - Создатели двигателей
Шаг за шагом совершенствуемые двигатели Ленуара, конечно, не могли полностью решить задачу, стоявшую перед техникой. Коэффициент их полезного действия колебался от трех до пяти процентов, мощность ограничивалась несколькими лошадиными силами. Самые крупные машины Ленуара имели мощность в десять лошадиных сил. Потребляемый ими в качестве топлива светильный газ обходился дорого. Несмотря на их распространение, удовлетворявшее неотложную нужду, на будущее их рассчитывать было трудно.
И действительно, стоило только появиться на Парижской Всемирной выставке 1867 года газовому двигателю, выставленному немецкой фирмой «Отто-Дейтц» и оказавшемуся более экономичным, чем наделавшие много шуму двигатели Ленуара, как мало-помалу всякий спрос на них прекратился.
Прославленный изобретатель сошел со сцены. Всеми забытый, но до конца жизни сохранивший свой доход, Ленуар умер в 1900 году в Равенне.
2. Четырехтактный цикл
Творческое воображение, способное выходить далеко за пределы действительности, столь же необходимо каждому изобретателю, как и уменье практически осуществить свою идею. Но качества эти редко совмещаются в одном человеке. Подобно тому как паровая машина явилась результатом совместной работы Уатта и Болтона, а газовый двигатель Ленуара был детищем не только его, но и Маринони, современный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания создан усилиями кельнского купца Отто и инженера Лангена.
Николай Отто родился 14 июля 1832 года в маленьком городке Хольцгаузене, в прусской провинции Нассау. Вырос мальчик в среде, нисколько не располагавшей к научным и исследовательским занятиям. Отец, сельский хозяин и почтмейстер, считал, что местной низшей школы и реального училища в близлежащем курортном местечке Лангеншвальбахе совершенно достаточно для того, чтобы из сына мог выйти хороший коммерсант. Идеалы семьи дальше этого не шли. И, хотя юный Отто интересовался физикой и технологией и хотел продолжить учебу дальше, отец предложил шестнадцатилетнему юноше отправиться в торговое предприятие «учиться зарабатывать деньги».
В течение трех лет вежливый и услужливый юноша постигал несложную науку продажи и купли. Отто получил свидетельство, в котором отдавалось должное его аккуратности, прилежанию и благонравию.
С таким свидетельством Отто направился в главный торговый центр страны — Франкфурт-на-Майне и здесь поступил приказчиком в магазин.
Занимая довольно скромные должности, молодой человек переходил из одного торгового дома в другой. Так он очутился наконец в Кельне.
Тайные мечты Отто шли, однако, дальше того положения, в котором он находился. И мечты эти далеко не соответствовали тому впечатлению о характере, которое обычно создавалось у людей, знавших этого молодого купца, с его тщательно расчесанными волосами, подстриженной бородкой и скромными манерами.
Если бы Отто был американцем, он, может быть, отправился бы на Аляску искать золото. Но он был немцем, а в Европе все уже было открыто, известно, запатентовано, и новые области деятельности, казалось, не существовали вовсе. Вот почему Отто, приглядываясь, мечтая и выжидая, все еще скромно продолжал служить и работать то продавцом, то конторщиком, то бухгалтером.
Ему было уже около тридцати лет, когда в одной кельнской газете он прочел широковещательную рекламную статью о двигателях Ленуара. Восторженный автор, сообщая о невероятных успехах нового изобретения, ставил вопрос о применении двигателя во всех отраслях промышленности и транспорта: тут была речь и о газовых локомотивах, и о пожарных насосах, и о моторных судах, и даже об управляемых аэростатах. В заключение предсказывался конец паровым машинам и указывалась необычайная выгодность предприятий, которые займутся производством этих двигателей.
Надо думать, что Отто был все-таки плохим коммерсантом, потому что он отнесся с полнейшим доверием к рекламной статье и решил, что клад найден и будущее его обеспечено. С этой минуты и до конца своей жизни Отто действительно никогда уже ни о чем более не думал, как о газовой машине. Он нашел тут дело, которое отвечало и тайной его душевной склонности и явной его профессиональной деятельности.
Конечно, он поставил себе целью пойти значительно дальше Ленуара. Он мечтал построить универсальный газовый двигатель, способный не только конкурировать с паровой машиной, но и вытеснить ее из всех уже занятых ею областей промышленности.
Впервые, когда Отто заговорил о своем плане с друзьями этот благообразный, прилизанный, причесанный коммерсант произвел на них впечатление человека, внезапно помешавшегося.
— Послушай, — отвечали они ему тихо и испуганно, как больному, — но ведь у тебя нет ровно никаких знаний, никакого опыта в технике… Ты стоишь на хорошей дороге, собираешься жениться. Что это за безумие браться за дело, которое может оказаться мыльным пузырем и в котором ты ровно ничего не понимаешь? Даже если у тебя хватит терпения заново учиться, где ты возьмешь средства на жизнь, на семью, на дело?..
Отто слушал и кивал головой в знак согласия. Да, у него не было никаких научных познаний. Все, что он знал из области физики, механики, естествознания со школьной скамьи, было немногим дополнено за последующие годы из случайно прочитанных книжек. О двигателе Ленуара он знал не больше того, что прочел в газете.
Что же из этого следовало? Из этого следовало то, что надо не только размышлять о способах осуществления идеи, но и прежде всего учиться, учиться и учиться, а вместе с тем и работать.
И вот Отто отмахнулся от рассудительных друзей, отказался от женитьбы и карьеры и погрузился в изучение вопроса, который поставил себе целью разрешить. Имея связи и знакомства в деловом и промышленном мире, Отто без труда получил доступ к газовым двигателям, работавшим на мелких предприятиях, и тут на месте он стал изучать, как они ведут себя на производственной работе. Отто не стеснялся обнаруживать свое незнакомство с делом, расспрашивал машинистов и хозяев о недостатках двигателей и их достоинствах и довольно скоро составил себе ясное представление об этих машинах. Конечно, попутно он старался пополнить свои познания в области физики, техники и машиностроения, чтобы стать вполне на уровне тогдашней науки и техники.
В нетерпеливом стремлении приступить к работе Отто построил при помощи кустарной мастерской маленькую опытную газовую машину. Она приблизительно копировала двигатель Ленуара, но, чтобы удобнее производить с ней опыты и, кстати, упростить и удешевить конструкцию, Отто отказался от сложного золотникового распределения, а попросил мастера сделать в цилиндре машины клапаны для впуска горючей смеси и выпуска отработавших продуктов сгорания.
Когда Отто получил свою машину и начал ее испытывать, он понял, какая пропасть лежит между идеей и ее осуществлением. Очень редко удавалось ему заставить машину работать. Однако, не падая духом, он продолжал производить бесчисленные опыты, не столько доделывая машину, сколько изучая ее.
Днем этот благообразный купец считал, мерил, подводил итоги, а вечером бежал в свою лабораторию и проверял на опыте мысли, приходившие к нему днем, за работой.
Иногда, проведя ночь в лаборатории, он к утру возвращался на службу, едва успев приобрести свой благообразный вид, и снова считал, мерил, отпускал, не переставая раздумывать о ночных занятиях. Теоретически Отто, кажется, совсем не разбирался в вопросе, но практически он шел по правильному пути к чисто научной постановке опытов.
Отто заставлял машину засасывать смесь воздуха и газа в самых разнообразных пропорциях, производил взрыв смеси при самых различных положениях поршня и после каждого опыта записывал, рассчитывал, подытоживал и соображал. Уважение к расчету, привитое торговым делом, Отто перенес и в свое техническое предприятие. Таким образом, этот купец, в сущности говоря, вел правильную научную работу, изучая условия, в которых выгоднее и лучше работает газовый двигатель.
В результате Отто убедился, что взрыв надо производить при самом начале хода поршня. И вот однажды, выключив зажигание и желая вернуть поршень к крайнему его положению, Отто повернул маховое колесо, а затем уже дал искру. Возвращаясь к своему верхнему крайнему положению, поршень, естественно, резко сжал находившуюся в цилиндре горячую смесь газа и воздуха. Произведя затем взрыв, Отто, к великому своему удивлению и радости, увидел, что маховое колесо при обычном расходе горючего получило чрезвычайно энергичный толчок и сделало значительно больше оборотов, чем обыкновенно.
Это было одно из величайших открытий в теплотехнике: горючая смесь, подвергнутая предварительно сжатию, совершила гораздо большую работу. Отто понял это, но, как мы увидим дальше, не умея теоретически объяснить это явление, он не оценил своего открытия в полной мере и воспользовался им только много лет спустя, когда начал теоретически разбираться в сущности теплотехнических процессов. Никогда не читавший книги Карно, Отто практически столкнулся с истинной причиной неудач своих предшественников. Она заключалась не в конструктивных недостатках, а в неумении создать наивыгоднейший рабочий процесс в двигателе внутреннего сгорания. Но как раз этого и не мог понять Отто, не знавший теории тепловых процессов и считавший, что все беды происходят от недостатков конструкции. Практицизм часто называют узким, а однобокую практическую направленность творческой способности — «делячеством» именно потому, что практицизм, не опирающийся на глубокое и широкое понимание дела, вредит сам себе, заставляя человека делать несравненно меньше, чем он мог бы сделать в интересах того же самого практического дела.
