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.

---

Получив из Сохо уклончивый ответ, Уозброу, однако, не успокоился: он запатентовал свой механизм и поставил у себя в мастерской ньюкомэновскую машину, но вместе с тем продолжал добиваться соглашения с бирмингамскими фабрикантами, но те продолжали относиться к этому очень сдержанно.

Весной 1779 года пуговичные фабриканты Бирмингама передавали друг другу любопытную новость: «Джемс Пикар у себя на фабрике пуговиц и стальных изделий поставил огненную машину, которая приводит в движение все ее механизмы. Машину установил механик из Бристоля Уозброу. Передаточное устройство сделано по его, Уозброу, системе, да и Пикар внес кое-какие усовершенствования, запатентовав их, правда, только почему-то в Шотландии, где ему выдали патент на «мельницу, или машину для вращения, сверления, помола зерна, вообще всякого рода помола и всякой работы, которую может производить мельница при помощи вращательного движения».

Уозброу продолжал вести переговоры с Болтоном и Уаттом, но те все еще предпочитали выжидать.

«Он хочет от нас машин, — писал Уатт, — но мы должны быть более уверены в успехе его механизма…»

Болтон все же был немного взволнован появлением нового конкурента, опасаясь как бы из его механизмов, действительно, не получился большой толк.

Уатт стал со своей стороны обдумывать способ получения вращательного движения:

«Недавно, — писал он в апреле 1779 года одному из болтоновских заказчиков, — мне пришел в голову способ превращения прямолинейного движения машины во вращательное, который имеет то преимущество, что все время имеет место воздействия одинаковой силы, т. е. непрерывной силы тяжести, и поэтому не будет происходить остановок при обратном действии машины, как, я слышал, должно происходить в машине Уозброу». Уатт не дал в письме объяснения механизма.

Болтону все казалось, что Уатт уделяет этому вопросу слишком мало внимания и поторапливал его.

«Мистер Болтон желает, — писал один из компаньонов Болтона, Кэйр, Уатту, — чтобы вы, как только у вас будет свободное время, направили ваши мысли на усовершенствование вашей системы получения вращательного движения… Он очень желал бы установить такой механизм на машине в Сохо».

Но Уатт довольно равнодушно относился к этим аргументам. «Что касается кругового движения, то я займусь им, как только я смогу, но предвижу, что в ближайшее время я буду очень занят и много буду находиться вне дома».

Применение кривошипа очень рано пришло в голову Уатту. Теоретически это не было открытием, трудность заключалась в практической применимости его к паровой машине.

Надо иметь в виду, что это была машина простого действия с рабочим ходом поршня только в одном направлении. Движение ее было очень медленным и неравномерным, один ход поршня был нередко значительно короче или длиннее другого. Вопрос о применении кривошипа к атмосферной машине неоднократно обсуждался крупными техническими авторитетами эпохи, и в одном из докладов в Королевском обществе можно было прочитать, что «применение кривошипа для получения вращательного движения теоретически является вполне простым и естественным, но на практике оно оказывается совершенно невозможным вследствие характера движения машины, которое зависит от силы пара и не может быть урегулировано в отношении длины хода поршня, а поэтому при первом же отклонении машина будет сломана». При уровне теоретических знаний той эпохи применение кривошипа в паровой машине представлялось не вполне удачным решением проблемы. Уатт в этом отношении не составлял исключения.

Но все же одна из первых его попыток получения вращательного движения заключалась именно в применении кривошипа, только он думал установить на одном валу два цилиндра, действующих на два кривошипа, расположенных на 120° относительно друг друга, и, кроме того, противовес, поставленный относительно их также на 120°. «При помощи этих кривошипов, — записал Уатт в своем дневнике, — я смогу получить от огненной машины вращательное движение, которое будет во все моменты чрезвычайно близким к равномерному без помощи махового колеса. Машина будет по желанию вращаться вперед и назад. В ней не будет ни зубчатых колес, ни зубчатых реек, и потребление пара в ней будет наилучшее». (Об этой системе он, вероятно, и писал в апреле 1779 года).

Характерно, что Уатт не думал о применении махового колеса. Впоследствии Уатт утверждал, что зимой 1779–1780 года была уже построена маленькая модель описанного механизма.

Весной 1780 года он придумал еще одну комбинацию: для выравнивания движения была поставлена шестерня с противовесом, с которой было сцеплено зубчатое колесо, надетое на главный вал, оканчивающийся кривошипом. Эта шестерня, вращавшаяся вдвое быстрее главного вала, и играла роль маховика.

Как-раз, когда Уатт был занят этими механизмами, он узнал, что Уозброу отбросил все свои хитроумные комбинации с храповыми колесами и зубчатыми стержнями, в которых то и дело от резких толчков машины зубья ломались как стекло, и вместо всего этого поставил «простой кривошип, и машина работала очень хорошо», — как сообщал Уатт Болтону, находившемуся тогда в Корнуэлсе.

Характерно, что при этом Уатт не выражал ни малейшего возмущения или удивления поступками Уозброу, не обвиняя его в плагиате, чего можно было бы ожидать, если бы действительно имело какое-нибудь незаконное заимствование уаттовских идей. Уатт очень заинтересован, что выйдет из этой попытки Уозброу. «Я думаю, вам все же следует по приезде сюда зайти к Уозброу и сказать ему, что мы будем оспаривать его исключительное право на применение кривошипа», — заканчивал свое письмо Уатт.

Когда навели справки в патентном ведомстве, то оказалось, что Пикар, действительно, уже взял патент, но на что?

«Я же убежден, что этот механизм — мое собственное изобретение. Он его получил от нас через Картрайта», — вскипел Уатт, ознакомившись с содержанием патента Пикара. Он был глубоко возмущен. В чем же причина такой неожиданной перемены, такое негодование вместо довольно спокойного проявления интереса к установке Пикара? Была ли украдена чужая мысль и какая, и действительно ли Картрайт разболтал тайну изобретателя. Предоставим слово самому Картрайту.

«Самуил Эванс (мастер на фабрике Пикара) жаловался на его машину, и я сказал, что я думаю, что могу сделать приспособление, которое будет работать с той машиной без всякого выламывания зубьев. И он сказал, — как? А я ему сказал, — при помощи движения, которое я видел у мистера Болтона и Уатта, и я описал ему это движение, а он спросил, — как же это можно сделать; я сказал — при помощи кривошипа с колесом, которое вертит другое колесо вдвое быстрее, чем то. А к этому колесу прикреплен груз для противовеса кривошипу. А он сказал, что его хозяева уже так много потратили на это денег, что они, как он думает, больше тратить не будут. Вот этими словами обменялись мы, я и Самуил Эванс, а происходило это, насколько я помню, в мае 1780 года».

Вот что показал Картрайт, когда Болтон и Уатт собирали материал, чтобы вчинить иск против Пикара.

Действительно, Картрайт проговорился в тот майский вечер в трактире «Конь и телега», но только речь шла не о применении кривошипа, а о вращающейся шестерне с противовесом, о механизме, который на практике оказался совершенно негодным.

Но беда была в том, что Пикар мог толковать распространительно свой патент, как покрывающий вообще приложение кривошипов к машине, да он, может быть, даже и имел на это известное право: как-никак, а он первый практически рискнул применить к паровой машине эту деталь, признанную тогдашними авторитетами для нее негодной.

До суда дело не дошло. Болтон и Уатт, взвесивши все, не решились оспаривать патент Пикара, чтобы не вызывать сомнений в действительности их собственного. Задача заключалась теперь в том, чтобы обойти патент Пикара. Впрочем, и сейчас еще Уатт не считал кривошип наилучшим решением проблемы. «Я знаю — из опыта, — писал он Болтону весной 1781 года, — что то, другое приспособление, которое вы видели, когда я его испытывал, производит это движение по меньшей мере также хорошо и, кроме того, имеет много преимуществ перед кривошипом».

Тем больше было оснований, чтобы поторопиться с этим усовершенствованием. «Я не намерен вас торопить, — деликатно подталкивал Болтон Уатта, — но я думаю, что в течение месяца или двух мы должны решиться взять патент на некоторые способы получения вращательного движения огненной машины, имея в виду, что у нас будет четыре месяца для того, чтобы описать детали изобретения».

Чертеж машины двойного действия с планетарным движением, приложенный к патенту 1782 года.

С — паропровод; G — пароотводная труба в конденсатор; D и Е — паровпускные камеры с тарелочными клапанами (последние на чертеже не изображены), соединяющие верхнюю и нижнюю часть цилиндра с паропроводом С; Н — инжекционная трубка: N н F — паровыпускные камеры, соединяющие обе части цилиндра с пароотводной трубой и конденсатором Е; 00 — зубчатая полоса на конце штока Р, сцепляющаяся с зубчатым сектором QQ, позволяющая передавать на коромысла оба рабочих движения поршня и вниз, и вверх; U — «солнечное колесо», неподвижно закрепленное на главном валу машины; W — «планетное колесо», неподвижно закрепленное на оконечности шатуна Т; непрерывное сцепление U к W достигается при помощи пластины (на чертеже не изображена, ибо находится за U и W), через которую проходят оси обоих этих колес, или при помощи кругового желоба на колесе W, по которому двигается цапфа, прикрепленная к центру колеса W (на рисунке желоб не изображен). При одном обращении W вокруг U последнее делает два оборота.