ГЛАВА ДЕВЯТАЯ, где рассказывается об изобретениях, где машина, подобно сказочному оборотню, превращается в свою противоположность; такова одна из сложных мыслительных фигур, приводящих к изобретениям
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ,
где рассказывается об изобретениях, где машина, подобно сказочному оборотню, превращается в свою противоположность; такова одна из сложных мыслительных фигур, приводящих к изобретениям
9.1.
Раз Ходжа Насреддин с приятелем попал в город Конию. Очень поразили путников высокие, тонкие минареты, которых много в этом городе. Приятель спрашивает:
— Никак не могу понять, как их строят?
— Проще простого, — отвечает лукавый ходжа. — Роют глубокий колодец и выворачивают его наизнанку!
Хотел человек пошутить, сказал чепуху и сам не знал, что вышла правда. Из колодцев, конечно, башен не делают. Но бывали такие примеры в истории больших изобретений, что невольно приходят на ум минарет и колодец Ходжи. Имеется привычная, давно всем известная вещь. Поглядят на нее с необычной стороны, вывернут наизнанку, и нежданно является могучее изобретение.
В южных краях, где жили культурные люди в древние времена, воды для посевов не хватало, так что приходилось орошать поля искусственно, подавая воду из речек.
Для этого издавна применяли водоподъемные колеса. Ставили в речку большое деревянное колесо с ковшами по ободу. Колесо вертели волы и люди, и ковши один за другим зачерпывали воду, подымались кверху и один за другим опрокидывались в желоб, укрепленный наверху. А из желоба вода самотеком растекалась по оросительным канавам.
Путешествуя по Африке, я и в нынешние дни видел такие же водоподъемные колеса. Их вертели волы, ходящие по кругу, а волов погоняли хворостинами темнолицые ребятишки. Глаза волов были прикрыты чашками, чтобы от тошного мелькания одних и тех же предметов у вола не закружилась голова. А встречалось, что и люди трудились денно и нощно, в поте лица крутя водоподъемные колеса.
Когда-то, в древние времена, на реке оказалось на редкость упрямое колесо. Река была быстрая и бурная, под водой ковши шли против течения, и вода, ударяя в ковши, тащила их назад. Тужась из последних сил, человек проворачивал рукоятку, загребая ковшами наперекор течению. Обессилев, он выпустил рукоятку.
И тут колесо взбесилось. Оно завертелось само. Тщетно человек ловил руками, пытаясь ухватить рукоятку. Как бы не так! Рукоятка била по рукам, отбрасывала его прочь. Колесо вертелось, как бешеное, но не подымало больше воды. Оно шло в обратную сторону, и ковши вверх дном подымались кверху. И, наверное, человек молил водяных богов, чтобы они урезонили колесо, снова заставили работать.
А быть может, он и не молил своих богов. Именно этот человек и был, возможно, великим изобретателем, который первым увидел двигатель во взбесившемся водоподъемном колесе.
«Колесо вертится само, — сверкнуло у него в голове, — тем лучше! Приделаю к нему еще несколько ковшиков. Да так, чтобы они зачерпывали воду и тащили ее кверху при вращении колеса. Тогда колесо само будет подымать воду!»
Он так и поступил. И колесо за него стало делать тяжелую работу. Не надо было ни волов, ни ослов, не надо было крутить тугую рукоятку. Речка работала сама, она сама подымала свою воду, и вода журчала, плескалась и булькала в желобе.
Пусть читатель, однако, не рисует на полях странички умилительную картину. Пусть не набрасывает карандашиком силуэт раба, возлежащего под пальмой и любующегося самодвижущим колесом. От того, что оказался изобретенным водяной двигатель, раб не перестал быть рабом. Изобретения при рабовладельческом строе не спасали человека от рабства, точно так же, как при капитализме никакие изобретения не избавляют рабочего от эксплуатации. Нужно разрушить эксплуататорский строй, чтобы освободить человека.
При рабовладельческом строе в рабе не видели человека, считая его «говорящим орудием», в отличие от безгласных машин—«немых орудий». Никакие трудовые подвиги, никакие технические усовершенствования не приносили счастья рабу. Потому, вероятно, и не слышно об изобретателях, вышедших из среды рабов. При любой возможности раб старался сработать похуже и с жестоким сладострастием портил, калечил, уродовал вещи. В том была, как известно, одна из причин падения рабовладельческого строя.
Но не об этом наш главный разговор.
9.2.
Мы хотели бы обратить внимание, что и в дальнейшем изобретатели нарочно применяли навыворот водоподъемные машины, чтобы получить разнообразные водяные двигатели.
Удачно получилось с архимедовым винтом. Эту водоподъемную машину придумал величайший механик древности Архимед. Она походит слегка на теперешнюю мясорубку, одним концом погруженную в воду. В трубе вертится спиральный винт и гонит воду вверх, точно так, как гонится мясо в мясорубке.
Впоследствии архимедов винт превратили в водяную турбину. Стали, наоборот, прогонять воду через трубу, и винт завертелся, словно крылья мельницы под напором ветра. Получилась отличная водяная турбина, которая неплохо работает даже при небольшом напоре воды.
На заре электротехники динамомашины и электромоторы совершенствовали отдельно. Считалось, что это совсем различные машины, и к каждой нужен свой особый подход,
Но крупнейший ученый — русский академик Ленц путем опытов и математических рассуждений доказал, что динамомашина и электромотор всегда сидят в одном теле и что динамо можно принудить вертеться, если пустить в нее ток, а электромотор заставить давать ток, если его завертеть.
Любители подчеркивать случайность великих изобретений приводят такой исторический анекдот. На Всемирной выставке в Париже один рабочий случайно подключил провода от работающей динамомашины к другой, которая не работала. И та динамо, что не работала, вдруг завертелась. Динамомашина превратилась в электромотор.
Серьезные историки техники прохладно относятся к этому анекдоту. Ему не находится подтверждения. Даже имя рабочего никому не известно.
Но такой факт мог быть. Рабочий мог подключить провода, даже не зная о том, что уже существуют на этот счет суждения выдающихся ученых. Когда возникает общественная потребность в изобретении, одинаковые мысли приходят во множество голов — и профессорам и рабочим.
С тех пор как нашли, что динамо и электромотор — это машины-оборотни и одна из них легко превращается в другую, совершенствовать их стали вместе, словно одну машину.
Нас с детства учат: парта — это парта, дом — это дом, тетрадь — это тетрадь. Но не так все просто оказывается в мире. Водоподъемное колесо — это одновременно и водяное колесо, архимедов винт — это одновременно турбина, динамо — это одновременно электромотор. Словно две души живут в машине.
И счастлив тот изобретатель, кто разгадает в машине оборотня и заставит его работать людям на пользу.
9.3.
Поучительно обращение насоса!
Тут перерисована картинка из старинной книжки: двое насосом выкачивают воздух из бочки.
Работа трудная. Поршень упирается и не лезет из цилиндра. Воздух в бочке разрежен, и наружное давление вгоняет поршень внутрь. Если отпустить веревку, поршень, сорвавшись, ударится цилиндру в дно.
В конце XVII века одновременно нескольким ученым, жившим в различных странах, запала в голову мысль приспособить упрямый поршень воздушного насоса в качестве двигателя для откачки воды в шахтах.
Видно, крепко поприжала людей потребность в посторонней силе, если сразу в несколько голов за сотни километров друг от друга приходит одна и та же, такая необычная мысль.
Да и мысль-то, на первый взгляд, нестоящая.
Много ли сможет сделать поршень за короткий единственный ход от верха до дна цилиндра? Да и что за толк от этого хода! Перед этим приходится с силой оттягивать поршень назад — все равно, что заводить и спускать пружину.
Видно, многое передумали, многое перепробовали и отбросили люди, прежде чем сойтись на поршне воздушного насоса. Ничего другого, видимо, людям не оставалось.
В те времена для дальних странствий строились большие корабли, на полях сражения громыхали пушки. Широчайшее применение получило огнестрельное оружие. Для всего требовался металл.
Трудно даже вообразить, что представляло для средневекового человека-ремесленника получать, например, такие приказы: в марте — апреле месяце 1652 года английское правительство приказало немедленно изготовить 335 пушек, а в декабре того же года объявило, что ему необходимо еще 1500 железных пушек, общим весом в 2230 тонн, 117 тысяч снарядов артиллерийских, 5 тысяч ручных гранат. Немедленно!
И агенты ездили по всей стране, стучали в двери всех мастеров. Но невозможно было удовлетворить столь неожиданный и столь колоссальный спрос. Легко сказать, добудь да отдай 2230 тонн железа, если все годовое производство железа в Англии в те времена едва достигало 20 тысяч тонн!
Для выплавки железа нужен был уголь. Его добывали в шахтах. Шахты заливало водой. Воду откачивали насосы.
Хорошо, если тут же у шахты протекала река. Тогда насосы приводили в движение от водяных колес. Ну, а если не было реки? Уголь не обязательно там, где река!
Тогда запрягали лошадей. Бывало, по 500 лошадей работают в шахте на откачке, и все-таки мощности не хватает.
Потому и хватались ученые за соломинку, за упрямый поршень воздушного насоса, сразу в несколько рук, в разных краях.
9.4.
Обратить воздушный насос, превратить его в двигатель взялся француз Дени Папен.
Вначале Папен поступил, на теперешний взгляд, по-смешному. С превеликим трудом откачал из бочки воздух, оттянул до предела поршень и заставил его при обратном ходе тащить за веревку поршень водяного насоса.
Получилась нелепица: все равно, что хватать самого себя через голову за ухо. Много легче было прямо тащить поршень водяного насоса. Надо было ухитриться получить в цилиндре пустоту без затраты человеческих сил.
Написал письмо коллеге, попросил совета. Был коллега иностранцем, но и ему упрямый поршень не давал покоя.
Получает письменный ответ: зарядить цилиндр, как пушку, порохом. Пристроить к нему фитиль. Вдвинуть поршень до самого дна, как снаряд. А затем фитиль запалить и глядеть, что получится.
Папен взял заряд как можно меньше. Поршень даже не вылетел из цилиндра, задержался у самого верха.
Папен сел и стал ждать. Цилиндр остывал. Раскаленные газы охлаждались, сжимались, уменьшались в объеме. Вроде бы действительно внутри цилиндра начинала получаться пустота. Поршень медленно полез внутрь. Его гнал туда наружный воздух. Поршень лез внутрь и, если бы привязать к нему веревку, перекинутую через блок, он бы потянул за собой и другой поршень водяного насоса, откачивающего воду. Получался двигатель. Но какой!
После каждого выстрела и охлаждения, после каждого хода поршня цилиндр надо было перезаряжать: вкладывать заряд, поджигать фитиль. Когда надо работать — приставляй к машине артиллерийский расчет. Заряжай! Поджигай! Пли! И, живи Папен в наше время, обязательно придумал бы что-нибудь вроде пулемета. Но тогда до пулеметов было далеко.
Папен и сам понимал, что его машина не пойдет. Порох стоил дорого. Но не в этом была главная беда машины. Дело в том, что пороховые газы не сгущались, не оседали росой на стенках цилиндра при комнатной температуре. А поэтому настоящей глубокой пустоты в цилиндре не получалось. Поршень неглубоко влезал в цилиндр и замирал. Машина была маломощная.
Все-таки первый шаг был сделан. Как бы только избавиться от недостатков?
Как бы выдумать такой неистребимый порох, который бы после взрыва сам собой в том же цилиндре опять превращался в порох, и так без конца?
Блеснула мысль — вода! Нагреешь воду — пар! Остудишь пар — опять вода!
Вода, конечно, не порох: не горит и сама собой превратиться в пар не может — надо ее для этого подогреть.
Не беда! Папен взял цилиндр, похожий на кухонную кастрюлю, налил в нее воду и поставил кипеть на плиту. В цилиндр был вставлен поршень. В поршне была маленькая дырка. Вода закипела, и пар вытеснил воздух через дырку из цилиндра.
Папен заткнул дырку палочкой и снял цилиндр с плиты. Пар охлаждался и оседал водяными каплями на стенках цилиндра. Внутри получалась пустота. Поршень лез внутрь под давлением наружного воздуха и дошел почти до самого дна, глубже, чем в пороховой машине.
Когда цилиндр охладился, внутри получилась снова вода. Можно было снова нагревать цилиндр. Никакой перезарядки!
Только и забот, что подноси и убирай огонь.
Папен был рад несказанно. Вот он, двигатель! Огненная машина. Ставь к насосам — будет качать. Ни реки, ни лошадей, ни ветра, одна тут движущая сила — огонь. Хоть сейчас тащи на шахту, разводи костер. Уголь кучами лежит кругом.
Я был в маленьком старинном рыцарском французском городке Блуа — родине Папена. Побродил вокруг древнего замка и внезапно на вершине красивой лестницы увидел памятник Папену. Папен стоял на мраморном пьедестале, бережно прижимая к бронзовому боку свой паровой цилиндр. То был памятник человеку, который не изобрел паровой машины.
Про машину Папена рассказывают небылицы.
Говорят, что Папен построил пароход и плавал на нем по реке Фульде. И что злобные судовладельцы из зависти разбили его судно.
А на самом деле никакого парохода у Папена не было. Да и быть, конечно, не могло. Машина Папена была медлительна, как улитка.
Папен шел на все — разжигал огромный костер, раздувал мехами гудящее жаркое пламя. Ничто не могло расшевелить ленивую машину.
Все, чего мог добиться Папен в своей маленькой модели, — это заставить двигаться поршень со скоростью один ход в одну минуту.
И если бы сделать большую мощную машину, способную осилить шахтный насос, то часами, может быть, пришлось бы греть и остуживать цилиндр, чтобы один-единственный раз качнуть поршень шахтного насоса. Так работать не годилось. Поэтому машина Папена никогда и нигде на практике не работала.
9. 5.
Многие изобретатели совершенствовали машину Папена, но наибольших успехов достиг лет пятнадцать спустя Ньюкомен — английский кузнец, а вернее, владелец кузнечного производства и торговец товаром, именуемым нынче «метизами».
Ньюкомен стал докапываться до причин медлительности машины, и многое из того, что казалось вчера разумным и целесообразным, показалось ему сегодня неразумным и бессмысленным.
Что может быть несуразнее? Воду кипятить, чтобы тут же остуживать, остуживать, чтобы тут же снова кипятить. Словно комический пешеход: два шага вперед, шаг назад!
Ньюкомену стало ясно: воду надо раз навсегда нагреть и потом уж не охлаждать. Нужно где-то в особом сосуде постоянно кипятить воду и оттуда брать пар для цилиндра.
Он так и сделал.
Его машина — огнедействующий насос.
Воду кипятят в особом котле. Через узкую трубку с краном пар напускают в цилиндр. Когда пар вытесняет воздух, впрыскивают в цилиндр фонтанчик холодной воды. Пар быстро охлаждается, оседает на стенках. В цилиндре образуется пустота, и наружное давление вгоняет поршень внутрь.
Фонтанчик появился в машине от одной неполадки. В те времена не умели как следует пригонять поршень к цилиндру, и пар свистел через зазор. Чтобы прекратить утечку пара, Ньюкомен налил поверх поршня слой воды. И машина неожиданно оживилась. Поршень резвее стал лезть в цилиндр. Холодная вода просачивалась к пару, пар сгущался быстрее, и в цилиндре быстрее образовывалась пустота.
Это мигом подметил Ньюкомен, который цеплялся за каждую возможность ускорить ход машины. Он стал нарочно вспрыскивать в машину водяной фонтанчик, и струя воды, хлеставшая в цилиндре, подхлестывала машину, как хлыстом.
От поршня машины Ньюкомена подымается цепь к качающемуся коромыслу, похожему на колодезный журавль. С другого конца журавля свисает цепь к поршню водяного насоса. Журавль вытягивает поршень, как бадью из колодца.
Огнедействующий насос работает так. Машинист становится к кранам и впускает в цилиндр попеременно то пар, то фонтанчик холодной воды. Работа детская, а машина работает, как слон. Одна машина Ньюкомена заменила собой 50 лошадей, работавших на откачке.
Ньюкомен оказал большую услугу углепромышленникам. Жаркое пламя пылало в топках, день и ночь тяжелые коромысла медленно раскачивались над насосами. И один углепромышленник уверял домашних, что не может заснуть спокойно, если не слышит лязга цепей и сопения огненных журавлей, работающих на шахтах.
9.6.
Детская работа — крутить в паровой машине краны. Говорят, что ее и поручали детям.
Рассказывают, как один мальчуган нечаянно усовершенствовал паровую машину. Называют даже имя этого смышленного мальчика — Гемфри Поттер.
Ему надоело проводить целые часы у машины, не смея оторваться от кранов ни на минутку. Рядом резвятся сверстники. Завидно. Хочется и самому пошалить с ними.
Взял Поттер две веревочки и привязал их — одним концом к рукояткам кранов, а другим к коромыслу. Когда коромысло опускалось, одна веревочка натягивалась и закрывала кран. Когда коромысло поднималось, натягивалась другая веревочка, и кран открывался.
Прицепил веревочки и побежал шалить, а машина в его отсутствие стала работать сама. До тех пор человек служил составной необходимой частью машины. А с тех пор машина стала обходиться без человека.
Так, мол, нечаянно и была усовершенствована машина Ньюкомена. Вот, мол, какой курьез — лентяй мальчишка, а сделал важное изобретение!
Современные историки техники — инженеры, профессора, доктора наук — до сих пор разводят руками перед притчей о Гемфри Поттере. Можно даже, не видя машины Ньюкомена, поглядев лишь на ее чертеж, сообразить, что задача не решалась так просто — веревочками. Ведь для этого надо забраться на качающееся коромысло, на высоту трехэтажного дома, так как ближе никаких движущихся деталей не было. Нужно дать веревочкам подходящую слабину, чтобы рукоятка крана быстро дергалась в определенный момент. Наконец, как ни ловчись, а придется для обратного хода рукоятки пойти на усложнение, обогнуть веревочкой весь огромный двигатель, пустив ее по специально смонтированной системе блоков. Ну а блоки в то время считались «золотой» деталью, и вряд ли проказник хранил их, как Том Сойер, в кармане!
Да и был ли мальчик-то? Может, мальчика-то и не было? Ведь в то время «огневая машина» слыла уникальной, таинственной, даже грозной установкой, вроде нашей атомной электростанции, и никто бы не бросил ее под присмотр проказнику-мальчишке.
Исторические документы говорят другое. Автоматическое парораспределение изобрел серьезный английский механик Бейтон.
Ну, а как же Гемфри Поттер? Похоже, что сказочку о Поттере сложила какая-нибудь добрая воспитательница детского сада. Почему же так стойко держится притча?
Потому, что она сочинена недобрыми устами. Ее пустили враги и конкуренты Бейтона, чтобы опорочить его патент. Они силились доказать, что автоматическое парораспределение — такое плевое дело, что додуматься до него мог любой мальчишка.
Почему же до сих пор живет эта выдумка? Ведь о Гемфри Поттере написаны целые повести.
Дело в том, что еще большие заслуги в автоматическом управлении кранами имеет гениальный русский изобретатель Ползунов. Он построил огневую машину, которая «сама себя в движении без помощи рук содержала». Иностранные литераторы избегают писать о русских изобретателях. Вот они и пережевывают притчу о мальчике, усовершенствовавшем паровую машину.
9.7.
Машина Ньюкомена шестьдесят лет подряд верой и правдой служила на шахтах, прилежно откачивая воду.
Так продолжалось до тех пор, пока учебная модель этой машины не попала в починку механику Глазговского университета англичанину Джемсу Уатту. И Уатт так увлекся маленькой моделькой, что всю жизнь посвятил развитию паровых машин и прославился в этом деле как большой изобретатель.
Увлечение Уатта зародилось неспроста. В те времена начинали ругать машину Ньюкомена, и чем дальше, тем крепче ее ругали.
— Помилуйте! — возмущались заводчики. — Это прорва, а не машина, столько жрет топлива!
Сами посудите, пятьдесят лошадей приходилось держать при иной машине, и они едва успевали подвозить дрова. Из тысячи полен, исчезавших в топке, от силы шесть шли впрок. Тепло от шести полен превращалось в полезную работу. Остальное тепло расходовалось зря.
А размеры! Для машины в каких-нибудь тридцать сил нужен был целый дом.
Скорость? — тут заводчики окончательно махали рукой. Десять подъемов насоса в минуту — разве это работа?!
Все это Уатт слышал давно. С жадным интересом рассматривал он модель. Мы знаем теперь в свете современной теории моделей, что нельзя безнаказанно уменьшать машину. Уменьшение машины в пропорциональном масштабе изменяет картину процессов, текущих в ней. Так говорит теория, о которой даже не догадывался Уатт. Но Уатту повезло. Здесь эти процессы изменились так, что уменьшенная модель большой машины стала увеличенной моделью недостатков большой ньюкоменовской машины. На модели они прямо выпирали наружу. И поэтому Уатт их сразу заметил.
С каждой минутой росла в Уатте уверенность: именно он, и никто другой, сможет усовершенствовать машину.
Откуда пришла такая уверенность?
Уатт был не чета кабинетным белоручкам — многим ученым того времени. Он был отличный механик — золотые руки. Беспристрастные биографы Уатта называют к тому же его руку железной! У него оказалась впоследствии жесткая хватка дельца и предпринимателя. У него имелось и большее — золотая голова. Но мало ли в мире умелых рук и ясных голов?
Было у Уатта еще кое-что, чего не хватало в те времена другим механикам мира. Он был другом и верным помощником в опытах знаменитого исследователя теплоты профессора Блека. Уатт досконально знал свойства пара и теплоты, знал, как немногие знали в его время. Он прощупал здесь все своими руками.
Поэтому Уатт взялся за машину Ньюкомена уверенной рукой мастера. Он приступил к ней во всеоружии научных приборов: термометров, манометров, силомеров. Когда не хватало приборов для измерений, он изобретал их сам и продолжал исследования.
Уатт совершенно перекроил машину. Он понял, что большая потеря тепла — раз за разом охлаждать водой цилиндр и тут же снова его нагревать. Уатт выбросил водяной фонтанчик. Цилиндр был нагрет постоянно. А холодильником служил отдельный сосуд, постоянно остужаемый водой. Он соединялся с цилиндром трубкой с краном. Перед рабочим ходом поршня открывался кран — пар уходил в холодильник и там оседал водяными каплями. В холодильнике и в цилиндре получалась пустота.
Теперь машина имела все части современных паровых машин.
Первая паровая машина Папена напоминала простейшее животное, маленький комок живой слизи — амебу. Тело амебы, ее слизь была одновременно и ртом, чтобы питаться, и ножками, чтобы передвигаться, и щупальцами, чтобы хватать. Цилиндр паровой машины был одновременно и цилиндром, и котлом, и топкой, и холодильником.
Папен отделил топку от котла. Ньюкомен — котел от цилиндра. Уатт отделил от цилиндра холодильник.
Машина перестала быть похожей на амебу и если уж напоминала что-нибудь живое, то скорее всего высшее животное с его специально приспособленными частями тела: ногами, чтобы ходить, руками, чтобы хватать, ртом, чтобы питаться.
9.8.
Историки техники до последних лет спорили, чем была машина Ньюкомена. Одни утверждали, что огнедействующий насос Ньюкомена не был паровой машиной в строгом значении этого имени. Это была воздушная машина. Поршень в ней двигался силой давления внешнего воздуха, а пар служил только для того, чтобы получить пустоту в цилиндре.
Другие не соглашались с таким названием. Что значит воздушная, атмосферная? Ведь столб атмосферного воздуха сам ничего двигать не может, как спущенная пружина игрушечного ружья. Надо пружину сначала взвести. Вот пар и выполняет эту работу. Таким образом, работает все-таки пар, а не воздух. Он взводит «пружину» атмосферного давления, которая давит затем на поршень.
Но как ее ни взводи, а воздух — слабая «пружинка». Давление внешнего воздуха от людей не зависело. Чтобы увеличить силу машины, был единственный путь — увеличивать размеры поршня. Машина получалась большой и слабой.
Какая обида! Бурлит вода в котле, из трубы хлещет пар, и пар этот в машине почти не используется.
Уатт был потрясен до глубины души. Люди держат в руках сокровище и не замечают этого. Подумать только! Неукротимая сила давления пара, бешеная сила, которая рвала нередко котлы в опытах Блека, эта сила в полной мере не использовалась в машине.
Уатт решил прибрать пар к рукам. И в этом первая заслуга Уатта.
Уатт закрыл цилиндр крышкой с дыркой, в которой впритирку ходил шток поршня. От парового котла в дно цилиндра и крышку провел трубы с кранами.
Зажигает огонь в топке, поднимает давление в котле, начинает орудовать кранами. Открывает нижнюю трубу. Врывается пар в цилиндр, поддает поршень снизу. Поршень стремительно взлетает вверх. Стоп! — закрыта нижняя труба. Открывает верхнюю. Жмет пар сверху, гонит поршень вниз. Вверх — вниз, вверх — вниз! Пошла машина!
Конечно, Уатт догадался, объединил все краны в один золотник, чтобы им управляла сама машина. И пошла машина сама с невиданной скоростью. Небольшая, быстрая, мощная.
Ходит поршень вверх и вниз, качается коромысло. Качается коромысло, да не так, не во всю силу. В чем дело? Виновата цепь. Когда поршень идет вверх, гибкая цепь не передает движения. Пришлось заменить цепи жесткими стержнями и придумать от них передачу к коромыслу. А от коромысла…
Но тут о таких серьезных вещах пойдет речь, что придется начать особый разговор.
9.9.
Года за два до того, как машина Ньюкомена попала к англичанину Уатту, на Барнаульском заводе, на Алтае, русский механик Ползунов сделал гениальное открытие.
Он увидел в огнедействующем насосе двигатель, пригодный для движения всех машин.
— Позвольте, — скажут, — да ведь это любому видно!
Это нам теперь, с нашей колокольни, далеко видать!
А тогда считалось, что есть всего лишь два универсальных двигателя — ветряная мельница и водяное колесо. А машина Ньюкомена — двигатель недорожденный — это насос, пусть самодвижущийся, но насос.
Мы уже упоминали однажды, что когда хотелось привести в движение какое-нибудь устройство, например доменные меха, то поступали так. Машину Ньюкомена заставляли накачивать воду в высокую водокачку. Из водокачки гнали воду на водяное колесо. А от водяного колеса привычным способом приводили в движение доменные меха. О том, что можно переделать машину так, что она сама могла бы двигать меха, об этом долго никто не мог догадаться.
Родившись из насоса, машина продолжала казаться насосом. Люди по-прежнему видели куколку там, где уже развилась и созрела бабочка и сейчас разорвет иссохшую оболочку и выползет на свет, расправив пестрые крылья.
Только гениальный человек мог разглядеть в огнедействующем насосе будущий двигатель, пригодный для движения любых машин. Этим гением и был великий русский изобретатель Иван Иванович Ползунов.
Сын простого солдата, Иван Иванович Ползунов был человеком государственным. Он работал «механикусом» в Барнауле на государственном предприятии, которых много было в России до XIX века. Задачи государственных предприятий, как пишут историки,[16] были много шире задач частных капиталистических предприятий, где была одна цель — выгонять прибыль. Это были задачи снабжения страны, государства, нации. Ползунов тут рос и воспитывался как человек, интересы которого были неотделимы от интересов государства. Выходец из простого народа, он иначе представлял себе эти интересы, чем крепостники, видевшие в России одни свои поместья. Ползунов стремился «славы Отечеству достигнуть» и «облегчить труд по нас грядущим». Его манили более светлые перспективы, чем задача спасения английских шахтовладельцев от вод, затоплявших шахты. Он задумал «водяное руководство пресечь», оборвать цепи, приковавшие заводы к рекам, и «огонь слугою к машинам склонить», создать паровой двигатель, пригодный для всех машин.
Он принялся строить «огненную машину, способную по воле нашей, что будет потребно исполнять». Машина выходила необычной, не похожей на ньюкоменовскую: два цилиндра, своеобразная передача.
Обгоняя время, он смело строил исполинскую машину высотой с трехэтажный дом, целиком из металла. В его век, век деревянных машин, это было исключительно трудной работой. Ведь топор, пила и другие немудреные инструменты тут не много помогали делу.
Ползунову пришлось изобретать вспомогательные машины для невиданного строительства. Он изобрел и построил станки для обработки цилиндров и иных частей машины, для которых требовалась «машинная на водяных колесах работа». Великий русский теплотехник показал себя великим машиностроителем.
Но тогда времена были тугие, и в тогдашней крепостной России машины не очень были нужны. Ползунов умер, кашляя кровью, так и не дождавшись пуска. Машину пустили без него и вскоре остановили.
А ученые немцы Паллас и Фальк, побывавшие в Барнауле и видевшие машину, распустили о ней недобрые слухи, все перепутав, вплоть до имени ее изобретателя. Немцы Ирман и Меллер, управляющие алтайскими рудниками, стерли ее с лица земли.
Долго валялись в камышах на берегу пруда позеленевшие медные цилиндры. Шумит высокая трава, шумит в народе слава о машине, и сейчас еще старожилы старики показывают лужайку — ползуновское пепелище!
Идеи Ползунова были преданы забвению, и Уатт пятнадцать лет бродил в потемках, пока додумался до того же, до чего дошел Ползунов.
Уатт продолжил и развил идеи Ползунова.
Он сумел разглядеть то общее, что роднит между собой почти все машины. Одни из них гудели, другие стрекотали, третьи ухали, но во всех них жила одна бесшумная душа — вращение. Вертелись колеса: зубчатые, конические, всякие; поворачивались на осях рычаги, словно спицы колес без ободьев
Вращение было душой машины, и это понял, наконец, Джемс Уатт.
История сохранила занятные свидетельства, как весь ход развития техники подталкивал к этой идее упиравшегося Уатта. Английский исследователь Матчосс доказывает, что когда Уатт усовершенствовал ньюкоменовскую машину, то он «был удовлетворен своей машиной» и думать не желал об универсальном двигателе. «Он хотел направить всю свою энергию на распространение насосной машины и снова и снова советовал своему другу Болтону оставить новые проблемы для молодых людей, которым нечего терять: ни денег, ни репутации». Уатт предлагал Болтону организовать производство насосных машин для трех графств, но Болтон возражал ему: «Фабриковать только для трех графств — это игра, не стоящая свеч; действительно стоило бы труда только одно — фабриковать для всего мира».
Американский исследователь Диккинсон подтверждает, что Уатт «…недальновидно верил в то, что насосная машина еще представляет наиболее доходное поле деятельности». Его компаньон Болтон был другого мнения. Он писал Уатту: «В Лондоне, Манчестере, Бирмингаме люди сходят с ума по паровой мельнице. Я не тороплю Вас, но думаю, что через месяц-два мы должны взять патент на какой-нибудь метод для получения вращательного движения». Поясним, что под словом «мельница» в то время понимались все виды фабрик, приводимых в движение водяным колесом.
Уатт отмахивался от советов Болтона, ворчал и жаловался, что в мире «…воистину бодрствует дьявол вращательного движения». Он ворчал не зря. Взять патент на какой-нибудь «метод для получения вращательного движения» было в то время уже непростым делом. Пока Уатт возился с проблемами экономии топлива в насосных установках, самое простое решение— кривошипно-шатунный механизм был уже кем-то запатентован.
Пришлось правой рукой хватать себя за левое ухо. Уатт применил с одной стороны коромысла сложное «планетное и солнечное колесо», а с другой стороны «параллелограмм» — настолько хитроумный, что полную его теорию дал лишь сто лет спустя гениальный русский математик Чебышев. Письма английского изобретателя свидетельствуют, что Уатт был буквально влюблен в свой ненаглядный параллелограмм и считал его самым своим великим изобретением.
Коромысло, унаследованное от насосных машин, в течение двух десятилетий продолжало раскачиваться над машиной Уатта. Почему оно было так дорого Уатту, почему он не соединил шток поршня с планетарной передачей напрямик, остается до сих пор загадкой для самых проницательных историков техники. Так анатомы никак не могут понять, какую роль в слепой кишке играет возможный очаг аппендицита — червеобразный отросток…
Но как бы то ни было, машина работала, колесо вертелось, и Уатт сказал промышленникам:
«Вот вам вращающееся колесо. Оно вращается само, и не требует ни ветра, ни потока воды. Оно будет вертеться везде, где это нужно, только подавай топливо. А вы уж сами приводите от него в движение какие хотите машины!»
Так закончилось еще одно удивительное превращение. Превращение насоса в паровую машину.
Мы привыкли к стремительному ходу техники. Вчера не было авиации — сегодня самолеты гудят над головой. Вчера не было радио — сегодня громкоговорители вещают на площадях. И даже странным кажется, что так медленно делались в старину изобретения.
Все было у людей: и котел, и цилиндр, и поршень, — и не порознь, а вместе, в одной машине. Но шестьдесят лет прошло, пока додумались люди, что пар из котла может двигать поршень и вместе с ним любые другие машины. И нужен был гений Ползунова и Уатта, чтобы открыть это.