Машина-двигательОт водяного колеса до атомного двигателя
Шрифт:
При первом же взгляде на чертеж Маринони увидел, что у цилиндра нового двигателя много внешнего сходства с цилиндром паровой машины.
Первый двигатель внутреннего сгорания — газовый двигатель Ленуара.
— Да, действительно, — объяснял Ленуар, — он похож на паровую машину с цилиндром двойного действия, но работает он, конечно, совсем иначе.
Через левый канал, когда его откроет золотник, в левую полость цилиндра будет поступать не пар, а светильный газ; для этого придется прокрутить маховик и поршень
Ленуар пояснил, что в цилиндр двигателя будет засасываться не чистый газ, а смесь газа с воздухом, — ведь воздух нужен для горения. Расход горючего газа, по его, Ленуара, предположению, не должен будет превосходить одного кубического метра в час на каждую лошадиную силу мощности.
Работа двигателя, как ее описал Ленуар, казалась осуществимой. Расход газа в 1 кубический метр на лошадиную силу в час не вызывал возражения. Маринони решил рискнуть своими средствами.
Так в 1860 году возникло первое промышленное производство двигателей внутреннего сгорания.
Вскоре после того, как Ленуару удалось заинтересовать своим двигателем заводчика Маринони, были построены три опытных двигателя. И хотя Ленуар, в сущности, не был оригинальным и выдающимся изобретателем, но, тщательно и кропотливо изучив недостатки своих предшественников, обладая достаточной энергией и технической сноровкой, он сумел довести свой двигатель до работоспособной конструкции.
Фирма Маринони стала широко рекламировать новый двигатель. Появился спрос, — для мелких предприятий такой двигатель был незаменим, потому что установка паровых машин вместе с паровыми котлами требовала много средств и места.
Но… прошел год, прошел другой. Накопился опыт эксплуатации двигателей Ленуара. И опыт этот оказался печальным.
В технических журналах того времени появились статьи, в которых сначала слегка, а затем всё сильнее и сильнее стали поругивать новый двигатель.
«Это не машина — это какой-то „пожиратель газа“! Вместо разрекламированного одного кубометра на лошадиную силу в час он потребляет целых три!» — возмущались одни.
«Какой же это двигатель? Ему не надо кочегара, но зато он требует столько смазочного масла, что смазчик должен всё время стоять и заполнять масленки. Нет, увольте, это не двигатель, а вращающийся кусок сала!» — вторили им другие.
И действительно, обладая малым коэффициентом полезного действия, двигатель Ленуара потреблял много топлива, а конструктивное несовершенство его приводило к большому расходу смазочного масла.
Но двигатель внутреннего сгорания был нужен. Инженерная мысль начала работать в новом направлении: почему оказался неудачным двигатель Ленуара и как добиться создания экономичного и надежного двигателя?
«Зайдите в магазин Шопена»
Русских инженеров, которые сами много работали над совершенствованием тепловых двигателей и чутко следили за прогрессом зарубежной техники, живо заинтересовал новый двигатель Ленуара. Какие возможности открылись бы для распространения легкого двигателя внутреннего сгорания в России — стране, где столько мелких предприятий, где создается новый флот и где вместе с тем такое разнообразие в топливе!
Возникшим интересом не замедлили воспользоваться предприимчивые купцы. В петербургских газетах 1862 года появилось рекламное сообщение:
«Желающие видеть машину ЛЕНУАРА могут посетить магазин Шопена на Большой Морской улице, между Невским проспектом и Кирпичным переулком.
Машина для посетителей пускается в ход каждый день от 2-х до 4-х часов пополудни».
В магазин заходило много любознательных. Машину запускали. Поглощая газ, машина вырабатывала энергию, вращала станки. Зрители, познакомившись с двигателем, переходили к осмотру прочих механизмов, продававшихся в магазине, Шопен бойко торговал.
Среди других посетителей в магазин часто захаживал молодой инженер Павел Кузьминский. Для него новый двигатель не был только заморской диковиной. Он внимательно и терпеливо наблюдал за работой двигателя, изучая его свойства, и вскоре обратил внимание на главный его недостаток — низкий коэффициент полезного действия.
Когда двигатель пускался, его наружные стенки были холодны, как все металлические предметы вокруг. Но вот двигатель немного проработал — и до стенок уже нельзя дотронуться рукой.
Кузьминский знал, что вдоль стенок цилиндра двигателя просверлены специальные каналы и через эти каналы непрерывно пропускается охлаждающая вода, вытекающая из специального бака. И всё же двигатель очень нагревался.
«Значит, плохо используется тепло, выделяющееся из газа, — думал Кузьминский. — Оно, это тепло, должно производить работу, а не нагревать окружающий воздух».
В 1862 году в журнале «Морской сборник» Кузьминский поделился своими замечаниями о недостатках двигателя Ленуара и предложил сочетать принцип сжигания топлива внутри цилиндра двигателя с предварительным сжатием воздуха. Он рассуждал так: если в цилиндр каким-либо путем подать сжатый воздух, то, расширяясь, этот воздух может толкать поршень, но тогда он, наоборот, будет охлаждаться и охлаждать стенки цилиндра, отнимая при расширении тепло от окружающих его предметов. Так работают воздушные двигатели. А что, если бы в тот момент, когда начинается расширение, впустить в цилиндр порцию газа и поджечь? Выделяющееся тепло снова подогревало бы воздух и давление его при расширении не так быстро снижалось бы, то есть он мог бы сильнее толкать поршень на всем его ходе от одного крайнего положения до другого. Значит, такой двигатель, правильно используя тепло сгорания, смог бы развивать большую мощность, чем просто воздушные двигатели или чем двигатель Ленуара, работающий без сжатия.
Заметка Кузьминского была короткой. Автор не предлагал новой конструкции, — он только обращал внимание инженеров на тот путь, который, по его мнению, может привести к созданию более экономичного и надежного двигателя, чем двигатель Ленуара.
Сам Ленуар плохо разбирался в науке и не видел, в чем состоит принципиальный порок его двигателя.
И это несмотря на то, что уже почти сорок лет прошло со времени издания книги его гениального соотечественника — Сади Карно, где впервые говорилось о том, как следует создавать тепловой двигатель с высоким коэффициентом полезного действия.
Судебное дело о четырех тактах
Так же, как Уатт и Болтон пробили дорогу паровой машине широкой рекламой, так и Ленуар с Маринони приложили все старания к тому, чтобы весь мир заговорил о только что созданном газовом двигателе.
Уже в 1860 году на заводе Маринони было построено десять двигателей Ленуара, а в течение нескольких лет более трехсот машин работало в различных странах Европы.
В одной из кельнских газет, в Германии, появилась хвалебная статья, посвященная новому двигателю. В статье говорилось о небывалом успехе двигателя внутреннего сгорания, о тех широких перспективах, которые открываются перед транспортом и промышленностью с применением такого двигателя. «Конец паровым машинам!» — восклицал автор статьи.