Текст книги "Джемс Уатт"

Автор книги: Михаил Лесников

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 14 страниц)

Не трудно было догадаться, что от этого пар будет конденсироваться. В цилиндре ньюкомэновской машины как-раз получилось то, что еще Дезагилье считал одним из недостатков в машинах Сэвэри. Но этого мало.

«Так как самый цилиндр, – пишет Уатт, – охлаждался впрыснутой водой, то он должен был осаждать большое количество пара каждый раз, как он снова наполнялся им. Охлаждение увеличивало этот недостаток в четырехкратной или даже большей степени, так как проникновение тепла или холода в цилиндр происходило, как квадрат разностей температур между стенками сосуда и паром».

Высокая температура выходящей из цилиндра воды поражала Уатта. Это явление, впрочем, удивляло, как мы видели, не только его одного. Многим бросался в глаза столь высокий нагрев таким ничтожным, в сущности, количеством воды, превращенным в пар Уатт не мог себе объяснить этого явления, хотя про делал опыт для проверки его, и действительно «оказалось, что вода, превращенная в пар, может нагреть до 212° Фаренгейта (100° Ц) или до того, что он перестанет сгущать пар, колодезную воду в количестве шестикратного ее веса».

Профессор Блэк разъяснил его недоумение, рассказав ему об открытом им законе скрытой теплоты. Вероятно, сам Блэк был очень доволен опытом Уатта явившимся новым и очень ярким подтверждение) его теории.

Наблюдения над высокой температурой воды, выпускаемой из цилиндра, и исследование причин этого в сущности, не дали Уатту ничего нового для усовершенствования машины. Они только с особенной отчетливостью показали, какая ценная вещь пар, какое огромное количество тепла содержится в нем, а следовательно, и как много топлива уходит на его образование, как тщательно поэтому нужно беречь и экономить каждую его частицу.

В свете этих исследований, каким всепожирающим Молохом должна была представиться ему машина Ньюкомэна!

Недостатки машины были обусловлены не каким либо посторонним и более или менее легкоустранимым обстоятельством, но они оказались органически связанными с машиной, входящими как необходимый и неотъемлемый элемент ее работы, даже больше, почти как основной принцип ее работы.

Что же надо сделать, чтобы устранить эти недостатки? В результате всех своих наблюдений, исследований, опытов Уатт пришел к выводу, что «для наилучшего использования пара» нужно выполнить два, взаимно исключающих условия: «во-первых, чтобы цилиндр все время поддерживался столь же горячим, как и поступающий в него пар; во-вторых, когда пар был осажден, то чтобы вода, из которой он состоял, и впрыснутая для охлаждения вода были охлаждены до температуры 100° Фаренгейта (37°Ц) или ниже».

Вот что надо было делать. Уатту было теперь ясно, почему нужно было соблюдать эти два условия. Но итог был все же печальный: работа, в сущности, завела его в тупик. Как поддерживать цилиндр горячим и в то же время охлаждать в нем воду?

Уатт бесплодно бился над этим вопросом несколько месяцев.

Решение неразрешимой на первый взгляд задачи пришло в голову Уатта неожиданно во время небольшой послеобеденной воскресной прогулки, которую он совершал по окраинам Глазгоу в апреле 1765 года. Никаких современных или близких по времени записей об этом событии ни от самого Уатта, ни от близких его друзей не дошло. Но тот ясный апрельский воскресный день на всю жизнь твердо остался в памяти изобретателя; уже в глубокой старости, пятьдесят два года спустя после события, он мог вспоминать о нем со всеми подробностями. Он рассказал свои воспоминания своему приятелю, некоему Роберту Гарту, глазгоускому купцу, интересовавшемуся и науками. И тот записал рассказ Уатта.

Решение задачи оказалось очень простым, столь простым, что покажется даже странным, как оно раньше не пришло в голову. Все было основано на самых элементарных и общеизвестных физических явлениях.

Вот что рассказал Уатт Гарту на его вопрос, помнит ли он, как у него возникла первая идея его великого изобретения:

– О да, отлично, – ответил Уатт. – Однажды в воскресенье после обеда я вышел немного погулять. Я прошел на глазгоуский луг через калитку в начале Чарлотстрит. Я прошел мимо старой прачечной и все время думал тогда о машине, но не успел я дойти до хижины, где находились пастухи, как мне в голову вдруг пришла мысль: так как пар есть упругое тело, то он будет расширяться и устремится в разреженное пространство, и это именно будет иметь место, если в отдельном сосуде произвести разрежение а затем сообщить с ним цилиндр машины. В этом сосуде пар можно будет сгущать, не охлаждая цилиндра. Затем мне пришло в голову, что мне нужно будет удалять воду от сгущения пара, а также и впущенную для охлаждения, если я применю впрыскивание воды, как в ньюкомэновской машине. Мне представилось два способа: или воду можно было бы спускать по трубе вниз, если бы этот спуск можно было сделать на глубину 35–36 футов, а воздух выкачивать небольшим насосом, или же сделать насос достаточно большим для выкачки и воды, и воздуха. Я не дошел и до беседки Гольфа, как все это было уже построено у меня в уме».

Поистине знаменательный воскресный апрельский день! Подобно прорвавшему плотину потоку, хлынули новые мысли и все новые и новые изменения в ньюкомэновской машине.

Они явились как необходимое следствие этого нового, только-что открытого принципа производить конденсацию пара не в рабочем цилиндре, а в oтдельном резервуаре.

«В ньюкомэновской машине, – говорит Уатт, – непроницаемость поршня достигается наливанием поверх него слоя воды. Теперь этот способ был неприменим, так как если бы часть воды проникла в разреженный, но горячий цилиндр, то она закипела бы и этим самым воспрепятствовала образованию вакуума, а также она охладила бы цилиндр вследствие своего испарения при опускании поршня. В качестве средства против этого я предполагал применить воск, сало или какой-нибудь другой жир для смазки и прочного прилегания поршня. Далее мне пришло в голову, что так как один конец цилиндра открыт, то воздух, входящий в него и действующий на поршень, будет охлаждать цилиндр и при вторичном наполнении цилиндра паром конденсировать часть его. Я поэтому решил закрыть цилиндр плотной крышкой с отверстием в ней и сальником, через который скользил бы шток поршня, и пускать пар над поршнем, чтобы действовать на него вместо атмосферного воздуха. Пропускание штока поршня через сальник было новым в паровой машине, так как оно было не нужно в ньюкомэновской машине, ибо нерабочий конец цилиндра был открыт, а шток поршня имел квадратное сечение и очень неуклюж. Оставался еще источник расхода пара, а именно: охлаждение стенок цилиндра наружным воздухом, что вызывало бы внутреннюю конденсацию всякий раз, как пар входил в цилиндр, и эта конденсация повторялась бы при каждом ходе поршня. Этого я думал избегнуть при помощи наружного цилиндра, содержащего пар и окруженного Другим из дерева или какого-нибудь другого материала, который медленно пропускает тепло».

Все это пришло в голову «в несколько часов» в тот же день или, может быть, на другой день. Эти новые мысли совершенно захватили Уатта, он страшно торопился проверить их. Первая модель, даже не модель, а просто прибор для проверки их был сделан наскоро, в один или два дня, из материалов, которые попались под руку. Цилиндром послужила позаимствованная у приятеля (может быть, у Блэка) большая медная спринцовка, около 2 дюймов диаметром и около фута в длину. «Оба конца ее были закрыты оловянными пластинками, приделана трубка для подвода пара из котла к ее обеим концам, а, кроме того, от верхнего конца пар по трубке отводился в конденсатор. (Для простоты конструкции у Уатта в приборе рабочим движением поршня было движение вверх –  М. Л.). Шток поршня был просверлен вдоль, и в нижнем конце устроен кран для выпуска воды, образовавшейся при первом впуске пара. Конденсатор состоял из двух трубок из тонкой жести, длиной в 10 или 12 дюймов и диаметром около 1/6 дюйма. Они были вставлены перпендикулярно и сообщались внизу с короткой горизонтальной трубкой большего диаметра, имеющей на верхней стороне отверстие, закрывающееся клапаном, который открывался наверх Эти трубки сверху также соединялись с другой трубкой, диаметром примерно в дюйм, которая служила для воздушного и водяного насосов. И эти трубки, и насос были помещены в небольшой сосуд, наполненный холодной водой. Эта конструкция конденсатора была применена из того соображения, что теплота проникает очень быстро через тонкие металлические пластинки и, полагая, что так как в него не будет впрыскиваться вода, то придется выкачивать только ту воду, которая образовалась от конденсации пара, и воздух, вошедший вместе с паром или просочившийся сквозь щели. Паропровод был соединен с небольшим котлом. Когда образовался пар, то он был пущен в цилиндр и скоро начал выходить через отверстие в штоке поршня и через клапан конденсатора. Когда можно было думать, что весь воздух вытеснен, то паровой кран был закрыт и шток поршня воздушного насоса вытянут, что вызвало разрежение в маленьких трубках конденсатора. Пар поступил в него и сконденсировался. Тотчас же поршень цилиндра поднялся и поднял груз около 18 фунтов, который был подвешен к нижнему концу штока. Выпускной кран был закрыт, пар снова пущен в цилиндр, и вся операция снова повторена. Количество израсходованного пара и груз, который он мог поднять, были записаны».

Одна из первых моделей Уатта, хранящаяся в Кенсингстонском музее в Лондоне (фотография и схема).

А – цилиндр; В – поршень; С – шток с крюком для подвешивания груза; D – наружный цилиндр (кожух); Е и G – паровпускные отверстия; F – трубка, соединяющая цилиндр с конденсатором; К – конденсатор; Р – насос; R – резервуар; V – клапан для выхода воздуха, вытесняемого паром; К, Р, R – заполнены водой. Пар впускается через G в пространство между А и D и через Е в цилиндр А. При небольшом подъеме поршня в цилиндре насоса Р (поршень не изображен на рисунке) уровень воды в К понижается и пар из А переходит в К и тут осаждается. В А получается разрежение, и пар, находящийся между А и D, давит на поршень В и поднимает его вместе с подвешенным к нему грузом.

Все это, по словам Уатта, было сделано в один-два дня, и уже 29 апреля Уатт писал своему приятелю, доктору Джемсу Линду, в Эдинбург.

«Я определил следующие данные: количество получаемого пара, наибольшую мощность рычажной машины, количество пара, поглощаемое холодом ее цилиндра, количество пара, конденсирующегося в моей машине, и полагаю, что, если тут нет какой-нибудь ловушки, то моя машина должна подымать воду на 44 фута с тем же количеством пара, с каким их машина (т. е. обыкновенная машина Ньюкомэна. – М. Л.) поднимает на 32 фута, это я смогу вполне показать».

Вся эта работа была произведена действительно очень быстро, за время случайной двухнедельной отлучки Робисона. Когда весной 1765 года он уезжал на каникулы в деревню, Уатт еще бился над решением проблемы, а когда через две недели Робисон вернулся в город и зашел поговорить со своим приятелем Джеми о пришедших ему в голову соображениях насчет паровой машины, Уатт встретил его очень сурово; «Не путайся, парень, не в свое дело», – вот что услышал Робисон от своего друга, который вообще держал себя очень странно и, как это заметил Робисон, подтолкнул под стол какой-то жестяной предмет, как-будто желая его скрыть от любопытствующих взглядов непрошенного гостя.

Бедный Робисон! Он все время до сих пор помогал Уатту, разыскивая для него литературу, может быть, помогал ему и в подсчетах, а теперь он оказался за флагом: его даже не посвятили в тайну только-что сделанного открытия. О нем Робисон узнал из третьих рук, от одного общего знакомого, который рассказал о новой выдумке Джеми. Только из его слов Робисон понял, что Уатт придумал отдельный резервуар для осаждения пара, погруженный в холодную воду с насосом для откачки, что он никак не может добиться плотного прилегания поршня и что вместо атмосферного давления в его приборе действует пар.

Робисон увидел Уатта только в середине зимы, и тот подробно рассказал ему тогда о своем изобретении, правда, как сознается Робисон, не показав ему при этом ни одного прибора. Впрочем, это обстоятельство не помешало их дальнейшей дружбе.

Новая идея теперь всецело захватила Уатта. «Я не могу думать ни о чем другом», – писал он.

Но сейчас только начинался долгий и тяжелый путь практического осуществления идеи. Изобретателя ожидали трудности, перед которыми все предыдущие затруднения были сущими пустяками. Преодолеет ли их Уатт? Хватит ли у него сил для этого?

Он встретит людей талантливых и сильных, более сильных и более верящих в его звезду, чем он сам, а главное, ясно увидевших великое будущее его изобретения и жадно схватившихся за это будущее.

Доктор Рэбэк

Их познакомил летом 1765 года доктор Блэк – Джемса Уатта, механика глазгоуского университета, и доктора Рэбэка.

Доктор Рэбэк… Кто не знал его в Эдинбурге, Глазгоу, да и во всей низовой Шотландии. А в деловых кругах его знали далеко за пределами Шотландии и даже Великобритании. Доктор Рэбэк – самый предприимчивый человек Шотландии и, пожалуй единственный человек во всей стране, который мог быть глубоко заинтересован в изобретении Уатта Доктор Рэбэк «обладал немалыми знаниями по механике и немалой долей изобретательности и имел все данные, чтобы хорошо оценить таланты мистера Уатта», – думал Блэк, знакомя их. «У доктора Рэбэка был большой опыт в применении обыкновенных паровых машин».

Кто же он, этот доктор Рэбэк?

Он прежде всего не доктор. Он был когда-то, лет двадцать пять назад, врачом, а теперь он богатый фабрикант, владелец крупнейших в Шотландии заводов. Он лет на восемнадцать старше Уатта. Родился он в Шеффильде в 1718 году, где отец его занимался торговлей и имел мастерскую ножевого товара, тех самых блестящих ножей и ножниц, которые прославили Шеффильд на весь мир и отправили в могилу в самом цветущем возрасте не один десяток тысяч рабочих шлифовальщиков. Рэбэк учился на медицинском факультете в Эдинбурге и Лейдене, а потом практиковал в качестве врача в Бирмингаме. На досуге он занимался химией и открыл новый способ рафинировки золота и серебра, дающий большую экономию. Вместе с одним из бирмингамских дельцов, Сэмуелем Гербэтом, он устроил большую лабораторию и поставил производство в коммерческом масштабе.

Рэбэку посчастливилось сделать еще одно открытие, сулящее крупный доход, а именно – способ выработки серной кислоты в свинцовых камерах. Способ этот был в четыре раза дешевле прежних методов производства кислоты в стеклянной посуде.

Рэбэк явился основателем шотландской химической промышленности. Компаньоны устроили в 1749 году химический завод в Престонпансе, около Эдинбурга. Место было выбрано очень удачно. В шотландской промышленности одной из важнейших отраслей производства являлась выделка полотна. Вывоз его рос с каждым годом: в 1728 году было вывезено два миллиона ярдов, в 1 760 году – свыше одиннадцати миллионов ярдов. Отбелка полотна представляла собой очень важную задачу. Для беления нужны были химические товары. Сбыт для заводов в Престонпансе был обеспечен. Дело давало большие прибыли.

Рэбэк скоро открыл гончарный завод, и это дело пошло блестяще. Но Рэбэку этого было мало.

1 января 1760 года запылала первая доменная печь первого металлургического завода в Шотландии на реке Каррон. Рэбэк положил начало шотландской металлургической промышленности; до этого были попытки построить заводы в лесистых местностях горной Шотландии, но они были неудачны.

Карроновский завод был одним из первых по времени крупных предприятий нового, тогда как-раз зарождавшегося, капиталистического типа. Предприятие выросло на совершенно новой почве в противоположность мануфактурам, выкристаллизовавшимся в исторически сложившихся тех или иных промышленных районах. Оно было основано и организовано в результате сознательного планирования. Уже при самом выборе места был учтен целый ряд экономических и технических моментов. Поблизости была руда известняк, уголь. Европейские рынки были соединены с предприятием удобным транспортом. Недалеко был и западный берег Шотландии с растущим торговым центром Глазгоу. По морю удобен был и подвоз сырья: например, в конце XVIII века привозилось до двадцати тысяч тонн в год железных руд из Кумбэрланда.

На заводе сначала было две домны. Семь лет спустя построили еще две. В 1788 году в Шотландии было всего восемь домен, из них четыре в Карроне. Карроновский завод заимствовал свою технику производства у знаменитых заводчиков Дэрби из Колбрукдэля, изобретателей выплавки чугуна на коксе – основателей новой английской металлургии. Из Колбрукдэля удалось переманить искусных мастеров и рабочих.

Карроновский завод также повел выплавку чугуна на коксе, что было в то время еще новинкой и обращало на себя внимание современников. «На нашем пути сюда, – записал один путешественник по Шотландии в семидесятых годах XVIII века, – мы посетили работающий полным ходом железный завод, где вместо дерева применяется уголь, который они умеют очищать таким образом, что он освобождается от серы».

На Карроновском заводе были применены последние достижения техники. Знаменитый инженер Смитон сконструировал около 1768 года впервые здесь воздуходувные цилиндры из чугуна для печей. Несколько позже он же построил станок для расточки больших цилиндров для атмосферных машин. Завод выпускал чугунное литье, части для огненных машин, но славу его составили изготовляемые им чугунные пушки. Они отливались из цельного куска и высверливались при помощи большого сверлильного станка, приводимого в движение водяным колесом, на которое целиком был направлен весь поток Каррон. Кажется, не было страны в Европе, куда бы ни вывозились эти пушки, знаменитые «карронады».

Основатели вложили в Карронавский завод капитал в 12 тыс. фунтов стерлингов, разделенный на двадцать четыре пая. Из них Рэбэк и Гербэт взяли по шести паев, а остальные двенадцать были поделены между тремя братьями Рэбэка и шотландским капиталистом Уильямом Кадуэлем с сыном. В 1765 году половину пая взял молодой зять Гербэта, Гаскойн. Гаскойн недолго после этого проработал на Карроновском заводе: он уехал в далекую Россию строить пушечные заводы.

Когда через тринадцать лет после основания завода в 1773 году товарищество было превращено в акционерное предприятие, то капитал был определен в 150 тыс. фунтов стерлингов, т. е. в двенадцать с половиной раз больше первоначального. Уже по одному этому можно судить, как выросло это предприятие. Правда, в это время Рэбэк уже не принимал в нем участия. Успех предприятия в большой степени зависел от предприимчивости и таланта Рэбэка.

В середине шестидесятых годов Рэбэк взял в долгосрочную аренду угольные копи у одного из крупнейших шотландских магнатов, герцога Гамильтона. Это было его личное предприятие. Уголь должен был найти готовый сбыт в Карроне, а завод, таким образом, был лучше обеспечен топливом. Но на этом деле Рэбэк потерпел крушение.

Разработка угольных копей считалась одним из очень доходных, но зато и самых рискованных видов предприятий.

Экономические памфлеты XVII и XVIII веков полны рассказов и рассуждений на тему: «Как многие углепромышленники растратили на копях огромные состояния и умерли нищими». «Как предприниматели, вооруженные последними техническими знаниями и средствами, а многие и редкими машинами, до тех пор неведомыми, как например, бурением при помощи железных прутьев для проверки глубины и толщи пластов угля, редкими машинами для откачки воды из шахты, тележками, которые везет одна лошадь, для подвозки угля к пристани на реке», – как такие предприниматели, из которых иные вложили до 30 тыс. фунтов стерлингов, «в конце-концов уезжали домой верхом на лошади без всякой поклажи».

Знания и опыт покупались очень дорогой ценой.

И Рэбэк споткнулся на том же, на чем споткнулись до него не один десяток, а то и сотня углепромышленников – на воде, на выкачке ее из шахт. Но это случилось несколько лет спустя, а сейчас Рэбэк находился в полном расцвете своих сил, в разгаре своей предпринимательской деятельности широкого размаха, уверенный в дальнейшем блестящем расцвете своего дела. Недаром он и приобрел себе недалеко от своих угольных копей в Борроустоннесе княжескую усадьбу – Киннэль-Хаус, – «старинный замок герцога Гамильтона, красиво расположенный недалеко от берега моря и окруженный рощами, которые оглашаются звонким пением птиц и нежным воркованием лесных голубей» – как описывал эту резиденцию один из современников.

Конечно, такой человек, как Рэбэк, мог быть очень полезен Уатту. Где же в Шотландии, как не на Карроновском заводе, можно было построить его машину?

Но и Уатт со своими оригинальными идеями и со своими усовершенствованиями огненного насоса мог быть интересен для Рэбэка хотя бы уже по одному тому, что справляться с подземными водами в Борроустоннесе было так же трудно, как и на любой другой угольной шахте. Однако, изобретение Уатта было пока еще настолько незрелым, что даже предприимчивый и не лишенный некоторого авантюризма Рэбэк пока что не строил себе никаких широких деловых перспектив. Какого-либо формального соглашения между ними не было заключено, но, вероятно. Рэбэк обещал Уатту помощь и поддержку.

Он внимательно стал следить за работой Уатта, и завязавшаяся между ними переписка служит драгоценнейшим материалом для истории уаттовского изобретения.

В течение лета 1765 года Уатт сделал некоторые исправления и добавления в своем маленьком приборе, усовершенствовал некоторые детали. Весьма вероятно, что он сделал второй экземпляр прибора приблизительно таких же размеров, как и его первая модель. Дело в том, что в Кенсингстонском музее в Лондоне в числе хранящихся инструментов, приборов и машин Уатта имеется небольшой приборчик, который близко совпадает с описанной Уаттом его первой конструкцией. С ним ли, или с первой моделью производил свои опыты Уатт, не так уж важно, гораздо важнее, что он уже сейчас, на первых порах, встретил некоторые из тех затруднений, которые будут преследовать его в течение многих лет, поставят под вопрос самую осуществимость его изобретения. Уже сейчас трудно было добиться достаточно плотного прилегания поршня к стенкам цилиндра. Жалобы на это мы встречаем в первом же из сохранившихся писем Уатта к Рэбэку.

«Я испытал свою новую машину, – пишет Уатт 23 августа 1765 года, – и получил хорошие результаты, хотя из-за плохого качества материалов я не смог добиться полной непроницаемости воздуха, однако, немедленно после открытия выпускного крана поршень без нагрузки поднялся с такой скоростью, как удар молотка, а, будучи нагружен 18 фунтами, т. е. по 7 фунтов на кв. дюйм, с такой скоростью, как если бы впрыскивалась обычным способом вода».

Таким образом конденсатор действовал хорошо.

Схема действия первых уаттовских моделей с конденсатором.

При небольшом подъеме поршня в насосе Р пар из верхней части цилиндра над поршнем D устремляется (кран Е открыт) в конденсатор К, где и сгущается. Над D образуется вакуум (разрежение). Пар, поступающий из котла А (кран С открыт, кран Н закрыт), производит давление (вместо атмосферного воздуха) на поршень D, поднимая его.

«На основании этого, – продолжает дальше Уатт, – я начал делать более крупную и более совершенную модель, так как теперь я почти не сомневаюсь, что она будет работать вполне удовлетворительно».

Пока еще главное внимание Уатта обращено не столько на механическую сторону машины, сколько на происходящие в ней тепловые процессы. Он рассказывает Рэбэку о ряде произведенных им опытов и о своих выводах, что «пропорционально тому, как увеличивается явная теплота пара, его скрытая теплота уменьшается».

Совершенно устранить потери пара – вот цель, поставленная Уаттом.

«Я ожидаю почти совершенно устранить потери пара и, таким образом, довести машину до совершенства», – писал Уатт своему другу доктору Линду 4 сентября 1765 года.

Как видно, в общем, маленькая модель действовала настолько удовлетворительно, что Уатт, одновременно с опытами над ней, строил другую модель значительно большего размера.

«Я продвигаюсь вперед с моделью машины с наивозможной быстротой», – писал Уатт Рэбэку. Тот с нетерпением ждал присылки обещанной Уаттом большой модели. «Двигайте ее возможно скорее вперед», – писал ему Рэбэк. Но Уатт вместо присылки модели бомбардировал Рэбэка письмами, в которых рассказывал о всевозможных изменениях, вносимых им в прибор, о своих неудачах и препятствиях, которые ему удалось преодолеть.

Большая модель вскоре была готова. Она была примерно в два или три раза больше первой. Согласно позднейшим пометкам, сделанным Уаттом на своих письмах (около 1808 года он собирался писать книгу о паровой машине и приводил в порядок свой архив), диаметр ее цилиндра был равен 5 или 6 дюймам, ход поршня – 2 фута. «Внутренний цилиндр, был сделан из меди» в высшей степени примитивно, из согнутого в трубку медного листа, «не высверлен, но выкован» Это был единственный способ, которым мог изготовить его Уатт, так как у него не было никаких приспособлений для расточки более или менее крупных цилиндров. Вполне естественно, что цилиндр «был не очень точен». «Он был заключен в деревянный паровой кожух и поставлен в обратном положении (т. е. рабочим, закрытым, концом вверх, а не вниз, как в ньюкомэновской машине. – М. Л.); поршень работал через отверстие в нижнем днище парового резервуара».

Модель вначале не оправдала ожиданий Уатта.

«Я произвел испытания моей машины, – писал он Рэбэку, – она не совсем соответствовала моим ожиданиям, но в ней нет таких недостатков, которых, я думаю, я не смог бы устранить. Главным, я полагаю, единственным недостатком является неплотность прилегания поршня, но я думаю, что уже нашел средство против этого. Как бы то ни было, потребление ею пара, я уверен, будет чрезвычайно мало, а конденсация будет происходить достаточно быстро».

При постройке этой машины в еще большей степени выступило то же затруднение, что и при изготовлении первой модели – неплотное прилегание поршня. Над этим приходилось теперь очень серьезно задуматься.

Вопросы физического порядка тоже интересовали Уатта при испытаниях этой модели. Он пишет о наивыгоднейшем давлении, о температуре пара и т. д.

Уатт думал и об усовершенствованиях в котле, имеющих целью сбережение топлива. Он описывает Рэбэку работу котла «черепаховой формы, колосники которого сделаны из полых труб, наполненных водой, который при сжигании 4 фунтов угля превращает в пар 25 фунтов воды в 44 минуты от начала кипения воды, а иногда и скорее».

Для испытания этой машины Уатт подвешивал груз не непосредственно к поршню, а шток поршня был соединен с рычагом, один конец которого был закреплен, а другой уравновешен грузом. Такое приспособление было необходимо, так как модель была уже настолько велика, что при непосредственном подвешивании Уатту пришлось бы возиться с пятипудовыми гирями. Результаты опытов с этой большой моделью оказались настолько удовлетворительными, что Уатт наконец решился приступить к постройке большой машины.

В ноябре 1765 года он посылает Рэбэку детальные чертежи и описания поршня и цилиндра, который нужно отлить на Карроновском заводе. Длина цилиндра 7 футов, диаметр 24 дюйма. «Его следует сделать возможно более круглым и сколь возможно одинаковой ширины во всех направлениях».

Трудно сказать, какой вид должна была иметь эта машина. Если судить по чертежам, вернее, эскизам Уатта, которые он сам впоследствии относил к этому времени (1765–1766 гг.), то в самой конструкции машины он вводил смелое новшество. Он совершенно отбрасывал коромысло – эту неотъемлемую часть ньюкомэновской машины, так что поршень насоса непосредственно был соединен со штоком поршня машины. Цилиндр был поставлен в перевернутом положении, т… рабочим движением поршня было движение вверх. Одним словом, тут в большом масштабе должна была быть осуществлена та же конструкция, которая, простоты ради, была применена в его первой модели. Впоследствии он осудил эту конструкцию, как нелепую фантазию неопытного инженера.

«В то время он имел, по его словам, пристрастие к перевернутому положению цилиндра и к другим изменениям его собственного изобретения, которые соблазняли его вследствие его неопытности в механической практике в большом масштабе».

Эта конструкция, действительно, была не осуществима в первых машинах Уатта, да еще и многие десятки лет спустя качались громоздкие коромысла паровых машин, но как-раз именно этой конструкции – машине без балансира – принадлежало будущее.

Для большой машины надо было внести изменения и в изобретенном им холодильнике. Вместо трубчатого холодильника Уатт придумал пластинчатый холодильник, в котором пар охлаждался в ряде очень плоских – в виде пластинок – тонкостенных резервуаров. Эта система оказалась гораздо проще, ибо для того, чтобы получить ту же поверхность охлаждения для большой машины, нужно было устроить холодильник чуть ли не с несколькими сотнями тонких трубок. То, что было осуществимо технически для маленькой модели, оказалось совершенно непригодным, слишком трудным для изготовления в больших масштабах.

Может быть, толчком к изменению конструкции послужило чисто внешнее обстоятельство. Как-раз в декабре 1765 года умер тот жестяных дел мастер, который паял для Уатта его холодильники. Уатт был в большом затруднении, где ему найти другого такого искусника. Кто теперь будет паять ему из жести бесконечное число трубок? Примитивная техника, даже в мелочах, всюду ставила ему рогатки. Характерно, что Уатт почти ни одной из них не смог устранить собственными силами.

Первая попытка воплотить в большом масштабе свое изобретение кончилась полной неудачей: Карроновский завод не справился с задачей, и отлитый там Цилиндр никуда не годился. И это не было случайностью. Дело было не в небрежности работы или в неопытности мастеров; Карроновский завод до этого изготовил не один десяток цилиндров для ньюкомэновских машин, вполне для них годных. Вместе с заводом Дэрби в Колбрукдэле Карроновский завод был единственным поставщиком этих цилиндров на всю Англию и даже за границу.

Знаменитый Смитон несколько позже (в 1769 г.) сконструировал даже специальный станок для расточки внутренней поверхности цилиндра, благодаря которому изделия Карроновского завода, по мнению современников, отличались особенно высокими качествами. Но когда Уатт заказывал свой цилиндр, этого станка еще не было. Прежние методы работы, годившиеся для ньюкомэновской машины, уже не годились для уаттовской. И хотя оборудование завода являлось тогда последним словом техники, оно уже было недостаточно для постройки машины Уатта даже в самой примитивной ее форме.