Михаил Лесников - Джемс Уатт

• Название: Джемс Уатт
• Автор: Михаил Лесников
• Издательство: Журнально-газетное объединение
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1935

В настоящем издании представлен биографический роман о Джемсе Уатте (1736–1819), английском изобретателе, создателе универсального теплового двигателя. Изобрел (1774–84) паровую машину с цилиндром двойного действия, в которой применил центробежный регулятор, передачу от штока цилиндра к балансиру с параллелограммом и др. Машина Уатта сыграла большую роль в переходе к машинному производству.

---

В письме к издателю курса Робисона, Брюстеру Уатт старается показать, что не следует особенно доверять Робисону. Надо вспомнить, что Робисона не было в то время в Глазгоу, когда он там работал над паровой машиной: Робисон в это время был занят военными подвигами у берегов Северной Америки. А затем, когда Робисон писал свою статью о паровой машине, то, по мнению Уатта, «он не имел правильных сведений и слишком доверился силе своей необыкновенной памяти уже в то время, когда она, вероятно, была ослаблена тяжелым, длительным болезненным состоянием и теми средствами, к которым он вынужден был прибегать для облегчения боли, а поэтому он впал в ошибки относительно фактов, а также и некоторые выводы оказались неправильными».

Очень жаль, что не дошли до нас, или до сих пор не открыты, современные деловые записи Уатта об его первых исследованиях, связанных с паровой машиной. Любопытно было бы проследить именно первые шаги его творческого пути; повидимому, какие-то записи были, по крайней мере Уатт ссылается на них в упомянутом письме к издателю Брюстеру, указывая на то, что на основании их сделал поправки к изложению Робисона.

По очень неясным рассказам Уатта, по нередко расходящемуся с ними изложению Робисона и Блэка почти невозможно во всех деталях восстановить действительный, исторический, так сказать, ход его работ и, описывая ту или иную стадию их, невозможно избегнуть ошибки, приписывая ему сведения, наблюдения и выводы, которые были сделаны лишь позже.

В письме Уатта к Брюстеру бросается в глаза, как много он знал, когда работал над ньюкомэновской машиной. Всех перечисленных там сведений и наблюдений было бы вполне достаточно, чтобы сделать то изобретение, которое он сделал, но дело в том, что эти сведения и выводы он приобрел, вероятно, в самом ходе работы, в борьбе с неудачами, в поисках их причин, в стремлении найти им объяснение. В конце-концов он и нашел эти объяснения и сделал из них практические выводы. Фактов было накоплено уже достаточно, а то, чего еще нехватало, было доделано им самим. Но биографа интересует другой вопрос: как эти сведения приходили к Уатту, в какой последовательности, какие из них и как им были применены, сразу ли, или мимо многого он проходил, первоначально не замечая. Сам Уатт своими воспоминаниями может оказать лишь незначительную помощь биографу, которому поневоле придется итти ощупью…

Уатт принялся за работу по ремонту машины Ньюкомэна со своей обычной тщательностью и аккуратностью, отделывая и проверяя каждую деталь и ее механическое действие. Через его руки прошло уже столько точных геодезических инструментов, что, казалось, не хитрое дело было исправить эту не такую уже с механической точки зрения сложную, но почему-то плохо работающую модель.

«Я принялся за ремонт машины просто как механик», — писал впоследствии Уатт. То же самое говорит и Робисон: «Эта модель была для него и для меня первоначально просто интересной игрушкой». А между тем «эта игрушка» готовила Уатту ряд самых неприятных сюрпризов. Маленькая капризная модель, когда он принялся за нее, стала загонять его из одного тупика в другой, как бы издеваясь над всем его искусством, наблюдательностью, аккуратностью.

Вероятно, приступая к работе, Уатт имел очень смутное представление о действительной работе ньюкомэновской машины. Прямо поразительно, как мало Уатт на первых порах интересовался работой этих машин на практике. Вообще говоря, в Шотландии в то время еще мало было развито горнозаводское дело и почти не было огневых машин, и, вероятно, Уатт вообще еще ни одной такой машины не видел. По крайней мере ни сам он, ни кто-либо из его друзей не указывают на это.

Но в данном случае это имело, пожалуй, и свою хорошую сторону. Гораздо резче выступили перед ним многие явления, на практике прикрытые и предупрежденные сложившейся в течение многих лет рутиной ухода за машиной. Вероятно, он, мастер точной механики, не имеющий ни малейшего представления об этом уходе за огненной машиной, со своей моделью наделал множество таких «глупостей», каких, наверное, не сделал бы с большой, порученной ему машиной ни один мало-мальски знающий машинист.

Но Уатту пришлось также столкнуться и с теми трудностями, с которыми сталкивались люди, работающие при машине; изъяны ее работы они считали, вероятно, вполне нормальным явлением или же имели, должно быть, во избежание и предупреждение их, целую систему приемов и навыков, может быть, составлявших профессиональную тайну опытного машиниста. Уатта же все ставило в тупик, а вместе с тем заставляло самостоятельно искать выход. Попади Уатт на шахту, да еще к опытному машинисту, ему, возможно, самому пришлось бы изыскивать те вопросы, которые тут плохо работающая модель сама как бы ставила ему.

В начале длинного пути долгой исследовательской работы, приведшей к изобретению, стояла неудача. Большой еще вопрос — стал бы Уатт заниматься изучением ньюкомэновской машины, а затем действием пара, если бы не встретил в самом начале затруднение при починке модели.

И Робисон, и Уатт в одних и тех же словах рассказали о постигшей их неудаче (в дальнейшем их рассказ несколько разнится друг от друга).

Весь механизм модели был тщательно проверен, но когда ее пустили в ход, то она продолжала работать так же плохо, как и раньше.

Котел не давал нужного количества пара, его хватало лишь на несколько ходов поршня. В топке усилили огонь, от этого дело пошло не лучше (а по словам Робисона, машина даже совсем остановилась).

Может быть, нужно усилить струю воды для лучшей конденсации пара? Подняли выше резервуар охлаждающей водой. По Робисону — это тоже не дало никакого результата. По словам Уатта, машина все же стала работать, но лишь при очень слабой нагрузке и потребляя огромное количество охлаждающей воды. Это Уатту сразу бросилось в глаза. Попробовали еще уменьшить нагрузку, уменьшили впрыскивание воды в цилиндр: пара стало хватать, но зато машина работала почти впустую.

В чем же было дело?

И Уатт, и помогавший ему, буквально по пятам шедший за ним Робисон находились в полном недоумении.

Друзья бросились к книгам. Стали просматривать трактаты, в которых можно было найти описание огненной машины. Просмотрели «Гидравлическую архитектуру» Белидора, надеясь найти в ней различные способы откачки и подъема воды, в том числе и при помощи огненной машины, так как эти машины только для этого и применялись. Просмотрели они курс «Экспериментальной физики» Дезагилье.

Но что они могли там найти? Занимался ли кто-нибудь до Уатта теоретически паровой машиной, исследовал ли с чисто научной точки зрения ее работу.

Робисон впоследствии в своем курсе «Механической философии» писал: «За шестьдесят лет своего существования ньюкомэновская машина — это любопытнейшее произведение человеческой изобретательности, которое когда-либо предлагалось наблюдению ученого, — находила с его стороны полное пренебрежение и была предоставлена заботам необразованного мастера».

Это не совсем верно. Техника, правда, в большой мере строилась руками мастеров-практиков, иногда на основании смутных догадок, часто вслепую; те или иные усовершенствования являлись плодом изобретательности, остроумия, наблюдательности, иногда большого опыта и искусства мастера. Но на ньюкомэновскую машину обращали внимание не одни только «необразованные мастера». Исследования ее работы все же не шли дальше чисто внешних наблюдений без попыток объяснения происходящих при этом явлений и точного их измерения и учета. Интересовались главным образом результатами ее работы и учитывали эти результаты, но не интересовались физическими явлениями, при этом происходящими.

Уатт нашел у Дезагилье подробнейшее описание механизма и действия ньюкомэновской машины. Он нашел детальные таблицы мощности ее. Все это было крайне важно для какого-нибудь шахтовладельца, намеревающегося поставить у себя на угольных копях огневую машину, или для строителя ее, но все это мало интересовало Уатта. Ему нужны были другие Данные.

Однако, у Дезагилье он мог прочитать несколько замечаний, которые могли и для него оказаться очень Ценными и могли даже направить его мысль на верный путь, — это замечание Дезагилье о тепловых явлениях в машине и прежде всего об условиях образования и конденсации пара. Замечания эти были, как мы увидим, не всегда правильны, но важна была уже самая постановка проблемы: попытка учесть парообразование и потребление пара во время работы машины Дезагилье приводит выдержки из описания опытов английского механика Бэйтона.

«Я нашел, — говорит Бейтон, — что около пяти пинт воды в минуту давали в котле столько пара, сколько расходуется на 16 ходов поршня в минуту. Цилиндр машины в Гриффе содержал 113 галлонов пара при каждом ходе поршня, что составляет на 16 ходов в минуту 1808 пивных галлонов. Таким образом, пять пинт воды производили 1808 галлонов пара. Считая в каждой пинте по 38,2 куб. дюйма, мы имеем 38,2 дюйма—1808 = 1 куб. дюйм:47,3 галлона. Откуда следует, что 1 куб. дюйм воды, находящейся в кипении, так что давление пара способно преодолеть около 1/15 атмосферы, должен дать 13338 куб. дюймов пара.