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 то пятилетие (1774–1779 гг.), когда Уатт, как мы увидим, будет устанавливать свои первые машины для откачки воды, деревенский прядильщик и ткач Кромптон построит свою новую прядильную машину «молю», соединяя в ней основные технические принципы «Дженни» и «ватерной» машины. На ней можно будет прясть нить столь же тонкую, как на «Дженни», и столь же прочную, как на ватерном станке. Пока это будет еще небольшой станок, который сможет поставить к себе в коттэдж деревенский прядильщик, и будет он приводится в движение от руки, но еще лет через пятнадцать из него вырастет большая машина в 300–400 веретен, и двигателем для нее будет водяное колесо.

В тот год, когда Уатт получит свой знаменитый патент 1784 года на паровую машину как универсальный двигатель крупной промышленности, Эдмунд Картрайт начнет, не имея ни малейшего понятия ни о ткачестве, ни о механике, сооружать свой механический ткацкий станок. Через год, в 1785 году, он получит патент на него. В 1787 году 20 станков этой системы будут работать на его фабрике в Йоркшире. Через два года он установит тут вместо конного привода паровую машину, а еще через два года только-что построенная им большая фабрика с 400 станками запылает подожженная кустарями-ткачами, испуганными, что это чудовище лишит их заработка.

Весь производственный цикл текстильной промышленности охватывается рабочими машинами, помимо перечисленных главнейших, изобретается ряд машин для вспомогательных процессов.

Вот один из результатов этих технических сдвигов:

Из Англии вывезено было хлопчатобумажных изделий (в тыс. фунтов стерлингов):

«Паровая машина в том виде, как она была изобретена в конце XVII века, в мануфактурный период, и просуществовала до начала восьмидесятых годов XVIII века, не вызвала никакой промышленной революции. Наоборот, именно создание рабочих машин и выдвинуло необходимость революционирующей паровой машины» (Маркс «Капитал» I, гл. XIII, § 1).

Этот процесс создания рабочих машин в XVIII веке происходил особенно отчетливо в области текстильной промышленности, но некоторые аналогичные черты можно отметить и в других важнейших ее отраслях. Возьмем, например, металлургию.

Когда в 1735 году Абрагам Дэрби, железных дел мастер и заводчик в Колбрукдэле, в графстве Шропшайр на западе Англии, продолжая работу своего отца, получил, наконец, чугун, выплавленный на коксе, то он не только вывел черную металлургию Англии из тупика, куда грозило завести ее катастрофическое истощение топливной базы вследствие вырубки лесов, но он создал и известную предпосылку к новым потребностям в мощном двигателе. Ведь коксовая доменная печь требовала гораздо более сильного дутья, нежели домна, работающая на древесном угле.

Способ Дэрби вплоть до пятидесятых годов XVIII века был известен только в пределах Шропшайра, но вместе с распространением выплавки чугуна на коксе, а также вместе с увеличением размеров доменных печей росла потребность в более мощном двигателе, который в свою очередь, явился одной из важных предпосылок дальнейшего развития в металлургической технике.

Когда в 1784 году Генри Корт взял свой патент на новый способ получения железа из чугуна, пуддлингование и на прокатный стан, то он тоже создал новую потребность в мощном двигателе.

Но технические сдвиги в металлургии имели в создании и развитии паровой машины гораздо более важное значение в другом отношении: они дали тот материал, из которого строится сама машина, так как только усовершенствования Дэрби в чугунно-литейном деле, потом развитые его бывшим компаньоном Вилькинсоном, позволили отливать технически удовлетворительные чугунные цилиндры для атмосферной, а потом и паровой машины, а пуддлинговое железо Корта (и его последователей) в течение почти всего XIX века послужило главным материалом для постройки паровой машины.

Но зачем забегать так далеко вперед, когда в XVIII веке третье крупнейшее изобретение того времени в области металлургической техники сыграло свою роль в создании уаттовской машины. Было бы интересно узнать, из какой стали были сделаны резцы, обтачивающие внутреннюю поверхность паровых цилиндров. Не из тигельной ли стали, изобретенной шеффильдским часовщиком Гентсманом еще в 1740-х годах?

11 марта 1776 года в «Бирмингамской газете» можно было прочитать следующую заметку:

«В прошлую пятницу была пущена на угольной шахте в Блюмфильде около Дэдлей паровая машина, построенная на основании новых принципов мистера Уатта. При этом присутствовали ее владельцы: мистер Бэнтлей, Баннер, Уоллен и Вестлей и целый ряд ученых джентльменов, любопытство которых было возбуждено желанием увидеть первые движения этой столь своеобразной и мощной машины и ожидания которых полностью оправдались благодаря ее превосходной работе. Обратило на себя внимание и вызвало восхищение хорошее выполнение изделия. Все чугунные литые части, которым нет равных в смысле точности, были изготовлены мистером Вилькинсоном; конденсатор с клапанами, поршнями и все мелкие детали были сделаны в Сохо мистером Гаррисоном, и вся машина была сооружена мистером Перрином, по планам и под руководством мистера Уатта. С самого начала, как она была пущена в ход, она стала делать около 14–15 ходов в минуту и выкачала воду из шахты (90 футов глубиной и наполненную водой до высоты 57 футов) меньше, чем в час времени».

Торжество, конечно, сопровождалось обильным угощением.

«Присутствовавшие джентльмены, — можно было прочесть дальше в заметке, — затем отправились обедать; обед был подан поблизости, и рабочие последовали их примеру. После этого, согласно обычая, машине было дано имя, а именно она была названа «Парламентской машиной» при радостных кликах множества ликующих искусных рабочих».

Далее сообщался ряд технических сведений о машине и восхвалялись ее владельцы.

«Эта машина приводит в движение насос, диаметром в 14½ дюймов, который может работать на глубину 300 футов или даже, если нужно, 360 футов, потребляя всего лишь ¼ того количества топлива, которое потребовала бы обыкновенная машина для производства того же количества силы. Цилиндр ее диаметром 50 дюймов, а ход поршня. 7 футов.

Чертеж одной из первых, построенных Болтоном и Уаттом, машин (1776 года). Репродукция с собственноручного чертежа Уатта (буквы поставлены для пояснения чертежа автором книги).

А — внутренний цилиндр (диаметр 44 дюйма); В — наружный цилиндр; С — поршень; D — парораспределительная камера; Е — конденсаторная пароотводная труба; F — воздушный насос для выкачивания воздуха и конденсационной воды; Н — брус, регулирующий движение парораспределительных клапанов; I — инжекционная трубка; J — кожух на конденсаторе (пространство между Е и J наполнено холодной водой); К — резервуар, наполненный водой для охлаждения конденсационного аппарата; а и b — тарелочные клапаны. В изображенном на чертеже положении сообщение между верхней и нижней частью цилиндра А открыто и пространство заполнено паром, сообщение же цилиндра с конденсатором закрыто. В следующий момент клапан а, поднявшись, закроет сообщение между верхней и нижней частью цилиндра, а клапан b, опустившись, откроет сообщение нижней части цилиндра с конденсатором E, куда устремится пар, конденсируясь на холодных стенках конденсатора. Осаждение пара будет усилено от одновременной с этим инжекции (впрыскивания) воды через трубку I. В пространстве цилиндра А под поршнем С получится разрежение, и давление пара на верхнюю поверхность поршня, не уравновешенное снизу, опустит поршень до нижнего днища цилиндра. Тогда снова перемещение клапанов а и b изолирует цилиндр от конденсатора и откроет сообщение между верхней и нижней частью цилиндра, а вес штока Н и поршня рабочего насоса поднимет поршень С снова до верхнего края цилиндра, причем пар из пространства над поршнем С перейдет в пространство цилиндра под ним.

Широта взглядов, проявленная владельцами блюмфильдских шахт, выразившаяся в том, что они заказали первую большую машину этого типа и отвергли обыкновенную машину, уже начатую постройкой, заслуживает благодарности общества, так как благодаря этому примеру устраняются сомнения неопытных людей и окончательно решается вопрос о важности и полезности изобретения. Принципы действия этой машины совершенно отличны от других машин. Они изобретены мистером Уаттом (из Глазгоу) после многих лет изучения и множества разнообразных дорогих и трудных опытов. Машины эти строятся теперь под его и мистера Болтона руководством на мануфактуре Болтона и Фодзергиля около этого города. Они почти уже достроили четыре штуки и установили производство их по очень широкому плану так, чтобы сделать их применимыми почти для всех целей, где нужна механическая сила, большая или малая, и где нужно получить движение вращательное или качательное» (т. е. прямолинейно-возвратное. — М. Л.).