Александр Ивич – Приключения изобретений (страница 15)

Это заслуга немецкого инженера Рудольфа Дизеля, именем которого и был назван новый двигатель.

Ленуар и Отто пришли к технике от совсем других профессий, людьми уже не первой молодости и без серьёзных научных знаний. Они решали задачу, которой посвятили свою жизнь, ощупью, бесконечными терпеливыми опытами. Конечно, без опытов, проверки на практике своих идей ни один изобретатель не может обойтись; но глубокие знания сберегают время, дают возможность увереннее ставить опыты, избегать тропинок, которые уводят от верного пути. Это видно на примере Даймлера, создателя автомобильного двигателя. Он был образованным инженером, свободно себя чувствовал в машиностроении и решил свою задачу намного быстрее, чем Ленуар и Отто. Правда, и задача его была проще, яснее: она не требовала никаких принципиальных открытий.

А вот Дизель был уже изобретателем совсем другого типа, чем три его предшественника. Дизеля привела к изобретению не техническая смётка, как Ленуара и Отто, не инженерные знания, как Даймлера, а развитие научной мысли. Он очень точно знал не только, чего хочет достигнуть, но и каким путём будет решать техническую задачу – путём, предсказанным наукой.

Об этом предсказании, сделанном лет за семьдесят до того, как Дизель начал свою работу, мало кто помнил.

Жил во Франции человек, имя которого вы найдёте и в учебнике истории, и в трудах по математике. Звали его Лазарь Карно. Он был борцом за французскую республику, возникшую после революции 1789 года. Когда власть захватил Наполеон, Лазарь Карно ушёл от политики – не мог примириться с изменой Наполеона республике – и посвятил себя всецело науке.

Был у Карно сын – Сади. Он стал военным инженером, а по склонностям своим был, как и отец, учёным.

Ему запала в память одна мысль, высказанная отцом. «Заметьте, – писал в одной своей книге Лазарь Карно, – какое количество ручной работы можно будет сберечь в промышленности, если лучше изучить теорию тепла».

В то время паровая машина была новинкой, только начала вытеснять водяные колёса. И, конечно, мало ещё кто задумывался над тем, что паровая машина пожирает несоразмерно много топлива по сравнению с работой, которую производит.

На это стали сетовать позже. В начале XIX века только радовались, что заводы наконец освободились от привязи к реке.

А Сади Карно уже в то время стал размышлять, как создать двигатель, который большую часть тепла, полученного от сгорания топлива, превращал бы в механическую энергию. Ведь именно это делала паровая машина (позже и двигатели внутреннего сгорания) – превращала тепло в другой вид энергии, в движение механизмов.

Сади Карно, хотя и был инженером, не стал строить машины. Он занялся другим – научным, теоретическим изучением условий, в которых двигатель может почти всё тепло обращать в механическую энергию.

Рано умер Сади Карно, заразившись холерой, и успел он написать всего одну тоненькую книжку. Но брошюра, которую мало кто заметил в то время – она вышла в 1824 году, – была «томов премногих тяжелей». Она положила начало термодинамике – науке, которая изучает превращение тепла в другие виды энергии.

За полвека до появления двигателей внутреннего сгорания Карно их предсказал. Мало того: он создал схему идеального двигателя, в котором почти всё тепло используется для получения механической энергии.

С идеями Карно Рудольф Дизель познакомился, когда был студентом, и с тех пор не переставал о них думать. Осуществление их стало целью его жизни.

Он хотел создать двигатель внутреннего сгорания со значительно большим коэффициентом полезного действия, чем в прежних двигателях. И добился успеха. Но дорогой ценой!

Создал Дизель проект двигателя и с большим трудом нашёл владельца завода, который дал ему оборудование и деньги для постройки машины. Он надеялся быстро закончить работу, но она затянулась на много лет. Не удалось Дизелю построить такой двигатель, как он задумал. Постепенно пришлось отказываться от самых для него важных и дорогих идей. Он не смог воплотить их в машину. Для него это было трагедией. А плодом горького разочарования – и такие неожиданности бывают в судьбе изобретателей – оказался превосходный двигатель, который не устарел и до сих пор!

Чтобы построить двигатель, приближающийся к «идеальному», необходимо очень сильно сжимать воздух в цилиндре. Дизель запроектировал сжатие около двухсот пятидесяти атмосфер. При сжатии воздух сильно нагревается – так сильно, что впрыснутое в цилиндр топливо воспламеняется от температуры сжатого воздуха, – не нужно электрического зажигания. А топливом, по мысли Дизеля, должен был служить измельчённый в пыль каменный уголь. Именно эта идея очень заинтересовала владельцев немецких заводов. В Германии нет нефти – значит, нет своего бензина, который служил топливом для прежних двигателей внутреннего сгорания. А уголь есть. Потому и предоставили Дизелю деньги, лабораторию для опытов – надеялись, что он создаст двигатель внутреннего сгорания, работающий не на бензине, а на угле.

Но как раз от этой идеи прежде всего и пришлось отказаться Дизелю. Добиться хорошего сгорания угля в цилиндре двигателя он не смог. А затем ему пришлось отказаться и от сжатия воздуха до двухсот пятидесяти атмосфер – его тоже не удалось осуществить.

Постепенно снижал Дизель свои требования к двигателю. Но даже давления в сто, даже давления в пятьдесят атмосфер он не добился.

Однако оказалось, что топливо – только не уголь, а жидкое топливо – самовозгорается и в воздухе, сжатом всего до тридцати – сорока атмосфер. Температура его при таком давлении больше семисот градусов. Дизелю удалось сжать воздух в цилиндре до тридцати четырёх атмосфер.

И вот, отказавшись от очень высокого давления, от твёрдого топлива, Дизель всё же добился резкого повышения температуры в цилиндре. После пятнадцатилетнего труда он создал четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания с небывало высоким коэффициентом полезного действия – примерно вдвое больше, чем у прежних двигателей. Он требовал гораздо меньше топлива и притом более дешёвого, чем бензин: двигатели Дизеля работали на керосине.

За один год Дизель стал миллионером. Но он не чувствовал себя победителем – его двигатель был далёк от идеала, к которому стремился изобретатель. Право на изготовление двигателя покупали у Дизеля нарасхват во всех странах, кроме… его родины. Немецкие промышленники, которые дали ему возможность построить двигатель, были в бешенстве: он обещал угольный двигатель, а создал нефтяной!

Причудлива судьба изобретений в капиталистическом обществе. Двигатели Дизеля стали больше всего строить в стране, на которую изобретатель вовсе не рассчитывал, – она считалась, да и действительно была в то время технически отсталой – в России.

А случилось это вот как: был в России крупный нефтепромышленник Нобель, которому принадлежали огромные запасы нефти на Кавказе. Он вообще-то не интересовался машиностроением, но вдруг предложил Дизелю купить у него право постройки двигателей в России и заплатил за это огромную сумму.

Нобель построил завод «Русский Дизель» и поставил перед инженерами задачу – переделать конструкцию двигателя так, чтобы он работал не на керосине, а на сырой нефти. За год это было сделано. И тогда Нобель совершил как будто необычайный для капиталиста поступок: предложил всем русским заводам чертежи двигателя, ни копейки не требуя за право их производства, хотя сам заплатил Дизелю за это право большие деньги.

В чём же тут дело? Это был, конечно, не подарок, а дальновидный расчёт. Россия богата нефтью. Самым крупным нефтепромышленником был он – Нобель. Если двигатели, работающие на нефти, пойдут в ход, широко распространятся, то резко вскочит спрос на нефть, и он получит огромные прибыли. Расчёт оправдался. Дизели стали очень распространёнными в России (впрочем, и в других странах тоже) двигателями, особенно с тех пор как удалось приспособить их для морских и речных судов.

КОГДА НАУКА ПОДРУЖИЛАСЬ С ТЕХНИКОЙ

Мы привыкли к тому, что изобретения неразрывно связаны с научными открытиями, зависят от них. Всегда ли так было? Нет.

Сейчас кажется странным, что дружба науки и техники началась, в сущности, недавно – немногим больше столетия тому назад. И сперва она была даже не очень тесной.

А как же прежде делались изобретения? Источником их чаще всего были наблюдения над силами природы, их естественным действием. Постепенно люди находили технические средства, нужные, чтобы поставить эти силы себе на службу. Изобрели парус, чтобы ветер двигал корабли, изобрели мельницу с крыльями, чтобы ветер молол зерно.

Придумали водяное колесо.

Но одно великое изобретение было сделано в глубокой древности без подсказки природы: колесо. Этой формы в природе ведь не существует. А без колеса нельзя представить себе развитие техники. Колёса дали возможность передвигать тяжести, а водяные колёса за две тысячи лет до появления паровой машины были главным механическим двигателем человечества.

Долгие века проходили, пока удавалось извлечь пользу из наблюдений, создать на их основе машины или нужные людям вещи. Что пар может совершать работу, догадывались ещё в древности – легко было заметить, как пар подбрасывает крышку сосуда, в котором кипятится вода. Александрийский учёный Герон даже построил во втором веке прообраз паровой турбины. А паровую машину, которая могла бы приводить в движение механизмы, сумели построить только через семнадцать веков, паровую турбину – ещё на полтораста лет позже.