Канаев Владимирович - Петр 2. Петербург
(14/02/15)
В токарной мастерской при Летнем дворце сформировался интересный коллектив. Помимо меня и Нартова сюда окончательно перебрался мастер-слесарь Шершавин из мастерской медицинского инструмента Генеральной аптеки. Практически ежедневно заходили оптики отец и сын Беляевы из мастерской Академии, мастера из Адмиралтейства и литейщик Ферстер с Литейного двора. Регулярно приходят химики Гмелин, Грегориус, Батищев и Шлаттер. Изредка из Сестрорецка добираются Беэры и Никонов. Бывали строители кораблей, мостов, дорог и каналов, учёные из Академии и преподаватели разных столичных училищ. Толпой приходили купцы и просто незнатные люди, прослышавшие что здесь со мной встретиться проще, чем в коллегиях или офицерских клубах. Но посетителей 'фильтровали' Левенвольде, Яковлев или Нартов. В самой же токарне царил дух конструкторского творчества. В одном из углов обширной залы соорудили даже что-то вроде выставки достижений народного хозяйства. Здесь уже стоял самовар Исаева, керосиновая лампа и прожектор Шершавина, штангенциркуль и токарный станок Нартова, термометр и градусник Беляева, секстант из мастерской Адмиралтейства, пачка бумаги из щепы Батищева, баночки с бензином и керосином от Гмелина. Скоро, похоже, понадобится уже отдельное помещение под всякие перспективные изобретения. А пока гостей сюда чтобы похвастаться я вожу неохотно. Для меня эта выставка служит напоминанием, как мало ещё сделано для того чтобы пилотные образцы прорывных изобретений стали основой массового производства и экспорта. Хотя я не совсем справедлив. Батищев бумагу уже десятками пудов лепит. Да и секстанты пользуются хорошим спросом среди штурманов и капитанов кораблей.
С месяц назад, наскучив обтачивать и нарезать болты и гайки, я решил заняться в своей токарной мастерской чем-то более интересным. Раздражал ручной привод токарных станков. И хотя вертел его не я, а Ваня Долгоруков, потребность была налицо. Нартов предлагал установить над крышей дворца ветряную мельницу и подключить станки к ней. Я же решил поступить по-другому и попробовать сконструировать двигатель Стирлинга. В нём, в отличии от паровой машины, рабочим телом служит не пар, а воздух. Во многих отношениях он удобнее, компактнее, проще в эксплуатации и безопаснее. Кроме того, меня не отпускала мысль, что Беэрам нужна здоровая конкуренция в разработке двигателя. Нартов давно предлагал заменить их и самому заняться разработкой паровика. Но и наработки сестрорецких конструкторов не хочется терять. Пусть конкурируют на разных типах двигателей!
Начать решил с изготовления действующей модели бета-конфигурации двигателя Стирлинга, как собственно поступил и сам изобретатель. Только для наглядности рекуператор (устройство, где бегающий туда-сюда воздух отдает и принимает тепло) запланировал отдельным от вытеснителя. Я примерно помнил принцип работы и внешний вид устройства.
1.Цилиндр с поршнем, нагреваемый с одного конца и охлаждаемый с другого.
2.Вытеснитель внутри цилиндра, который после нагрева и расширения воздуха должен вытеснить его в холодную часть цилиндра
3.Рекуператор.
4.Маховик, к которому в разных местах подсоединены привод от штока поршня и к штоку вытеснителя.
Слава богу, вокруг было много помощников, а то мои навыки работы по металлу оставляют желать лучшего. Основную работу сделал мастер-кузнец из адмиралтейства Кондрат Билов. Не знаю, может быть у него и были какие-то дела на верфи, но видя внимание царя к техническим игрушкам, он воспользовался возможностью стать поближе к Летнему дворцу. С его помощью конструирование пошло быстро. Не смотря на мои неопределённые объяснения принципа работы двигателя, суть он уловил быстро. Нартов и Шершавин тоже рвались поучаствовать, но я отправил их заниматься своими делами. И тот и другой теперь расширяли свои производства. Нартов отвечал за станки, крепёжные изделия и измерительные инструменты, Шершавин за лампы и фонари-прожекторы. Прожекторами я запланировал оснастить егерей и моряков, обучить их азбуке Морзе для быстрой связи на расстоянии. Пока, правда, несмотря на зеркала, свет от лампы внутри получался тусклым. Есть надежда, что когда Шершавин освоит изготовление параболических зеркал и больших линз эффект будет заметнее. Эйлер уже сделал для него необходимые расчёты.
Несмотря на абсолютно русское имя Кондрат Билов был чистокровным немцем, осевшим в России лет двадцать назад. Фамилию и имя его при этом как обычно переделали на местный лад. Кузнец не отличался большим ростом, но стать имел крепкую, а главное - оказался толковым организатором, раз сумел руководить целым цехом Адмиралтейства с десятками людей в подчинении. Он быстро разобрался в схеме работы и назначении деталей двигателя. Сделал много дельных замечаний и работа завертелась! Пока я вытачивал всего лишь одну деталь, он смотался к себе на работу и на следующий день принёс всё остальное. Подозреваю, что половина слесарей и кузнецов Адмиралтейства вместо якорей и прочих корабельных железяк принялись лепить детали модели новой машины. Надеюсь, при этом не был нарушен режим секретности и устройство всего механизма никто из них не понял. Во всяком случае, Матюшкин отослал с кузнецом одного из своих людей.
Первое испытание закончилось фиаско. Сконструированный нами агрегат 'работал' только когда кто-то помогал раскручиваться маховику. Как только я бросал вертеть колесо - двигатель замирал. Пришлось долго разбираться в причинах неудачи, смазывать соединения, проверять зазоры, улучшать охлаждение холодной части цилиндра. Я отказался от первоначальной небрежной схемы и принялся делать точный и подробный чертёж. Заодно появилась возможность внедрить кое-какие новшества в чертёжном деле. До сих пор качественно сделанная схема представляла собой некий рисунок с точными пропорциями. Каких-то размеров, масштабов или допусков на чертеже никогда не писали. Я же насытил свой рисунок масштабной линейкой, выносными линиями с двойными стрелками и указанием размеров. За основу взял разработанную вместе с Нартовым ещё летом систему единиц 1 стандартный фут = 10 дюймам (на 20% длиннее стандартного) = 100 линиям (тоже на 20% длиннее 'большой' английской линии) = 1000 точкам. Предполагая, что мастера будут путаться в новых единицах длины, не поленился приписать пояснение на эту тему. Хотя работа Нартова по массовому производству измерительного инструмента уже начала давать свои плоды. По крайней мере, Билов по поводу единиц измерения вопросов не задавал. А вот мои пометки на чертежах его явно заинтересовали, особенно значок 'плюс-минус'.
- Это обозначение цифр допуска расхождения между нужным размером и полученным изделием. Когда у своих помощников будешь работу принимать - с помощью штангенциркуля измеришь размеры, и если они будут укладываться в пределы допуска, значит, сделано удовлетворительно. Если же допуск нарушен - пусть переделывают!
Хотелось бы мне сразу внедрить в конструкцию наши новые болтовые соединения вместо привычных заклёпок. Но на модели нужны совсем маленькие болтики-гаечки, а их мы пока ещё не научились делать! Вот когда машину в натуральную величину начнём делать, обязательно используем наши болты.
В рекуператор мы напихали металлическую стружку из отходов. Она лучше воспринимала и отдавала тепло, чем дробь.
Сложнее всего оказалось решить проблему дополнительного охлаждения холодной стороны цилиндра. Пришлось организовать отвод остаточного тепла от свечи и напаять несколько колец 'радиаторной' решётки. Была идея ограничиться мокрой тряпкой вокруг верхней части цилиндра или просто обдувать воздухом, но это временные и не такие красивые решения как самоподдерживающееся охлаждение!
Через несколько дней назначили новые испытания в узком кругу: я, Билов, Нартов и Андрей Фархварсон из Морской академии. Последнего я пригласил для математических расчётов, прежде всего Коэффициента полезного действия машины. Математиков Академии наук и художеств я привлекать опасаюсь во избежание преждевременной утечки информации.Зажгли свечу под цилиндром, подождали немного, подтолкнули маховик и двигатель заработал! Кондрат шумно выдохнул:
- Похоже, работает!
- Поздравляю, друзья. Запомните этот день - теперь ваши имена войдут в историю!
Фархварсон удивлённо поднял брови.
- Ваше Величество, а причём здесь я? Этот механизм я вижу первый раз в жизни!
- Очень даже причём, Андрей Данилович! Теперь Билов будет доводить до ума модель, потом строить саму машину и доделывать её тоже. А тебе придётся помочь ему с расчётами.
Предшественника КПД первым начал рассчитывать кто-то из английских промышленников, заметив снижение расхода угля для одной и той же работы в разных модификациях паровых машин. Фархварсон имеет шанс их опередить, а если он додумается ещё до каких-то закономерностей в работе тепловых машин, я буду только рад. К сожалению, объяснять ему законы термодинамики преждевременно. Эта наука получила своё развитие только в 19 веке на основе накопленных к тому времени наблюдений. Пока же сбор опытных фактов мы только начали. Но на всякий случай основные постулаты физики, в том числе термодинамики я уже зафиксировал в своём архиве. Однако пока я жив, буду стараться внедрять теоретические знания крайне дозировано и осторожно. Для моих целей постепенного улучшения конструкции двигателя в данном случае достаточно пожелания, как анализировать с помощью КПД разные модификации машин.
