Александр Ивич – Приключения изобретений (страница 10)
И печаль была в сердце – не видать ему этого, сочтены дни.
Опираясь на руку ученика, пошёл Ползунов домой, лёг, тяжело дыша. И больше не встал.
На заводе слух прошёл – умирает. Тогда спохватились – не вышло бы чего, – прислали те четыреста рублей, что прежде облегчили бы работу, может быть, и жизнь спасли…
Так и не увидел Ползунов настоящей работы своей машины. Умер за неделю до испытания её при плавильных печах.
Пускали в ход машину ученики Ползунова, его помощники. Мехи невиданных прежде размеров подавали воздух сразу в три плавильные печи. Пошла в ход первая в мире машина, с помощью пара приводившая в движение заводскую установку! Это было весной 1766 года.
Но скоро оказалось, что не напрасно тревожился Ползунов за качество деталей. Кожа, которой были обёрнуты поршни, чтобы они плотно прилегали к стенкам цилиндра, быстро истёрлась. Недостаточно мощным оказался насос, подававший воду в огромный котёл.
И тогда вызвали из Змеиногорска Козьму Фролова, строителя вододействующих фабрик, чтобы он починил машину своего школьного товарища.
Фролов внимательно осмотрел машину, заменил насос, посоветовал обернуть поршни пробкой вместо кожи и уехал. Что он думал о великом творении Ползунова, мы не знаем. Вряд ли машина ему понравилась. Он верил в водяные колёса, и зрели у него большие замыслы.
А машина Ползунова снова работала. Поднимались и опускались поршни, качалось коромысло, и мехи вдували воздух в плавильные печи. И четырнадцать печей, а не три могла бы обслуживать огненная машина.
Шестьдесят шесть дней она работала. И немалую прибыль получил завод. А потом случилось то, что предвидел Ползунов: непрочный котёл дал течь – не выдержали тонкие медные листы. Был бы Ползунов жив, он снова, в тысячный раз, преодолел бы беду, добился нового котла. А без него никто не сумел этого сделать.
Четырнадцать лет простояла в бездействии машина, открывшая век паровых двигателей. А потом её разобрали. И много десятилетий валялись на пустыре медные части. Народ прозвал то место Ползуновским пепелищем.
Слоновые колёса
В те самые годы, когда ржавела на свалке машина Ползунова, Фролов в Змеиногорске возводил сооружения такие огромные, такие смелые, что равных им в мире не было.
Он построил на речке Змеевке плотину – она и теперь, два века спустя, стоит. Перед плотиной разлился пруд. Воду из пруда Фролов пустил сквозь Змеиную гору подземным ходом (штольней) длиной шестьсот сорок метров.
Пройдя под землёй, вода растекалась по нескольким каналам. Один подходил к лесопилке, другие к шахтам, где добывалась руда. На шахтах водяные колеса приводили в движение механизмы, поднимавшие на поверхность земли руду.
А дальше начинались чудеса: вода текла в огромную пещеру, вырытую в горе и облицованную гранитом. Пещеру Фролов соорудил для самого большого в мире водяного колеса. Оно было высотой с пятиэтажный дом (семнадцать метров) и приводило в движение несколько мощных насосов, выкачивавших воду из шахты. Колесо это рабочие прозвали «слоновым», и прозвище сохранилось за ним навсегда.
Но это ещё не всё. Обслужив слоновое колесо, вода (её стало больше – в поток вливалась и вода, которую выкачивали из шахты насосы) устремлялась ещё в один подземный канал, к другой шахте. Там тоже была вырыта пещера и установлено второе слоновое колесо, чуть поменьше первого. И здесь оно приводило в движение насосы, откачивавшие воду из шахты.
Фролов достиг предела в использовании водяных колёс, построив такие большие сооружения, каких нигде в мире не решались ставить. Он создал хитроумные устройства, передававшие движение от колеса сразу к нескольким рабочим механизмам: к насосам, рудоподъёмникам, механизмам для промывания и обогащения руды.
Всю жизнь Фролов стремился к тому, чтобы поток воды работал много раз – приводил в движение не одно, а несколько колёс. В первом его большом змеиногорском сооружении вода, отведённая по каналу от плотины, обслуживала три рудообогатительные фабрики и на каждой фабрике совершала несколько работ. А в сооружении со слоновыми колёсами поток воды путешествовал по трём шахтам, то спускаясь под землю, то снова поднимаясь на поверхность.
А почему же так важно было Фролову, чтобы поток воды совершал как можно больше работы? Потому, что это выгодно. Достаточно было построить одну плотину и отвести от неё один канал, который мог потом разветвляться. Ведь плотина – самая дорогая часть сооружения. Недаром Ползунов писал, что его машина избавляет заводы от расхода на постройку плотин.
Водяные колёса были двигателем привычным – ими пользовались тысячелетие. Всякий понимал, что построить колесо, которое выполняет больше работы, чем прежние, выгодно. И соорудить одну плотину, которая обеспечивала бы водой много колёс, дешевле, чем строить несколько плотин. Поэтому Фролову было намного легче осуществлять свои замечательные проекты, чем Ползунову.
Новое изобретение почти всегда пробивало себе путь труднее, чем усовершенствование старого.
Великий труд Ползунова оказался для России преждевременным. Немногие понимали тогда, что водяной двигатель отживает свой век – мало было ещё на заводе машин, для которых необходим был бы двигатель мощнее водяного колеса. Кроме того, не умели в то время в России (да и в Англии только учились) точно обрабатывать детали металлических машин. Из-за этого быстро износился паровой двигатель, созданный с огромным трудом Ползуновым.
Так вышло, что паровая машина – новый двигатель для заводских нужд, изобретённый в России, – пришла к нам через десятилетия из Англии.
А самое замечательное в истории двух изобретателей, которую вы прочли, вот что: на Алтае, в далёком крае, который не только за границей, но и в Петербурге считали в то время чуть ли не диким, одновременно работали два не только гениальных, но и глубоко образованных инженера. Именно здесь, на Алтае, завершалась эпоха водяных колёс и открывалась эпоха пара.
Козьма Фролов довёл до высшего возможного совершенства старинный двигатель – водяное колесо. Иван Ползунов создал двигатель будущего, XIX века – паровую машину.
ПОБЕДА ПАРА
В тот самый год, когда Иван Ползунов закончил все чертежи изобретённой им паровой машины, молодой английский механик Джеймс Уатт впервые познакомился с паровым насосом Ньюкомена. Уатт работал механиком в университете, и ему поручили исправить плохо работавшую модель ньюкоменовского насоса, которую профессор обычно показывал на лекциях.
Дело, с которым Уатт думал быстро справиться, заняло у механика два года. Больше того, этот ремонт насоса повернул всю его жизнь, привёл к важнейшим изобретениям.
Часто человек, столкнувшись с непонятным явлением, пожмёт плечами и спокойно переходит к другим делам. Но есть люди, которые не успокоятся, пока не разрешат загадки, не найдут объяснения непонятному. Такие и становятся учёными, изобретателями.
Уатт не мог понять, почему модель работает плохо, сколько ни подправляй её – расходует массу топлива и даёт недостаточно пара. Поехал механик на шахту, чтобы посмотреть действующий насос Ньюкомена. И тут он с удивлением убедился, что виновата была вовсе не модель, которую он пытался исправить. Те же недостатки оказались свойственны всем ньюкоменовским машинам.
Стал Уатт доискиваться, в чём же тут дело, почему в котле пара много, а в цилиндре его не хватает. Он искал ответа и в опытах, и в книгах, и в беседах с учёными. Увлечённый загадкой насоса, Уатт сам стал исследователем и учёным. Упрямо, день за днём, месяц за месяцем искал он объяснения его плохой работы. И наконец нашёл!
В машине Ньюкомена было заложено неустранимое, казалось, противоречие. Для того чтобы пар в цилиндре конденсировался, надо было впрыскивать много холодной воды – иначе говоря, охлаждать стенки цилиндра. А для того чтобы пар быстро и сильно поднимал поршень, его надо было впускать в горячий цилиндр. Попадая на охлаждённые стенки цилиндра, часть пара сразу превращалась в воду и, значит, не производила никакой полезной работы. Вот поэтому-то и получалось, что котёл давал много пара, а в цилиндре его не хватало для энергичного и быстрого подъёма поршня.
Постоянные размышления над этим противоречием, бесплодные поиски решения измучили Уатта. Но когда он, кажется, уже готов был примириться с тем, что дело безнадёжно, у него вдруг блеснула замечательно простая и ясная идея. Как Севери и Ньюкомен усовершенствовали насос Папена, догадавшись кипятить воду не в самом цилиндре, а в соединённом с ним котле, так Уатт нашёл выход в том, чтобы устроить отдельный конденсатор – охлаждать пар вне цилиндра. Он соединил с цилиндром сосуд, наполненный холодной водой. Туда по жестяным трубкам поступал отработанный пар. Небольшой насос создавал в трубках вакуум, поэтому пар и устремлялся в них из цилиндра.
Машина сразу стала работать несравненно лучше. Пар теперь не охлаждался в цилиндре, и поршень быстро поднимался.
Конденсатор – очень важное изобретение. Оно резко улучшило ньюкоменовский насос. Но уже столько мыслей и труда вложил Уатт в работу, что не захотел ограничиться первым успехом. Он продолжал думать над тем, как дальше совершенствовать машину.