Повести об удачах великих неудачников
Шрифт:
И Папен остался.
Карл сдержал свое слово: по его приказанию чиновники оставили Папена в покое.
Верный своей старой любви к пневматике и гидравлике, Папен с прежним жаром взялся за конструирование насосов. Скоро ему пришла мысль построить центробежную помпу. Первая же конструкция показала, что идея верна. Еще несколько усовершенствований, и новое изобретение было пущено в ход. Помпу сейчас же начали практически применять в горных разработках. В те времена откачка воды и подъем ее на поверхность были очень важными вопросами. Подъем воды ручным способом не позволял делать глубокие шахты: они затоплялись. Приходилось разрабатывать только поверхностные слои.
Изобретение Папена открывало новые возможности.
Вскоре по образцу его помпы была построена и вторая, тоже центробежная, иного назначения: она должна была отсасывать из шахт испорченный воздух и рудничные газы.
Окрыленный успехом, Папен принялся за создание большой водоподъемной машины. Однако довести эту работу до конца ему не удалось. Ландграф Карл, узнав о прежних работах Папена над пороховой машиной, заинтересовался ими. Он предложил Папену бросить все и возобновить опыты над этим двигателем. Папена не пришлось уговаривать: вернуться к работе над любимым детищем, было для него большой радостью.
Все невзгоды и неприятности были забыты. Папен почувствовал прилив новых сил. Как и в былые времена, как в дни, когда вместе с Гюйгенсом они возились над первой пороховой машиной, он снова, позабыв об отдыхе, о семье — обо всем, с головой ушел в работу и снова с наслаждением вдыхал прокопченный воздух кузниц и литейных.
В свою пороховую машину Папен внес некоторые новшества. Он изменил днище цилиндра. Чтобы иметь возможность часто чередовать ходы поршня, нужно было как можно быстрее заряжать цилиндр порохом. Для этого Папен применил устройство, похожее на его паровой предохранительный клапан. Это была небольшая зарядная чашечка, куда закладывался порох; чашечка прижималась снизу к цилиндру стержнем с грузом. Изменяя груз, можно было регулировать силу давления на цилиндр. Папен полагал, что таким образом ему удастся избежать поломки двигателя от слишком сильных взрывов пороха. Чашечка будет отжиматься пороховыми газами и выпускать часть их наружу, ослабляя действие на поршень.
Со страхом приступил он к испытанию новой машины, заложив для начала самый слабый заряд. К величайшей радости Папена, поршень не оказался вышибленным взрывом, хотя движение его было очень стремительным.
С такой машиной можно было производить интересные опыты, однако же никакого практического применения она получить не могла. Чтобы так или иначе использовать ее, нужно было уменьшить скорость движения поршня. Но как можно заставить порох гореть, менее интенсивно? Сколько Папен ни ломал над этим голову, он ничего не мог придумать.
Неудача несколько обескуражила ученого. К тому же он опасался, что и ландграф будет недоволен.
Но Карл оказался достаточно умен, чтобы пройти мимо временных неудач Папена. Он предоставил ученому спокойно размышлять над возникшими перед ним проблемами, веря, что тот найдет правильное решение.
И этот расчет оказался верным. Острый ум и конструкторский талант Папена сделали свое дело.
Обдумывая вопрос о замене пороха, Папен перебирал в уме всякие тела, способные силою собственного расширения поднять поршень. И тут ему пришла мысль: нельзя ли возложить эту работу на пар? Ведь упругость пара по мере нагревания возрастает. Это подтверждали работы Ворчестера; это доказали и опыты самого Папена. А если пар может поднимать водяной столб в фонтане и даже разрывать на части пушки, то почему бы не заставить его поднимать поршень?
Первый опыт, проделанный Папеном для проверки этого предположения, был очень прост. Он взял цилиндр, закрытый снизу, и налил в него воду, а в верхнее отверстие ввел поршень. Подведя под дно цилиндра пламя, Папен стал нагревать воду. Образовался пар. При дальнейшем нагревании упругость пара росла, он стремился все больше расширяться и давить на поршень. Поршень начал подниматься. Когда он дошел до конца цилиндра, Папен убрал пламя. Цилиндр начал остывать, пар уменьшался в объеме — конденсировался. Его давление в цилиндре уменьшилось, и поршень стал опускаться. Когда весь пар превратился в воду, поршень оказался внизу — лег на воду.
Итак, мысль верна: пар способен, двигать поршень!
Однако это не было еще решением вопроса. Ведь пар охлаждается в цилиндре довольно медленно, и, следовательно, так же медленно опускается поршень. Как же ускорить его движение?
Долго размышлял над этим Папен, пока на память ему не пришло приспособление, однажды уже примененное им в паровой машине, — защелка!
И Папен лихорадочно принялся за постройку новой «огненной» машины. Устройство ее было таково: в цилиндр вставляется поршень с обмоткой из просаленной веревки. Эта обмотка увеличивает плотность прилегания поршня к стенкам цилиндра и мешает пару просачиваться наружу. К поршню прикрепляется стержень, в нижней части которого имеется выточка. На крышке цилиндра имеется защелка. Когда поршень поднимается и стержень целиком выдвинется из крышки цилиндра, защелка заскочит в выточку и закрепит стержень так, что он, а вместе с ним и поршень не смогут опуститься под давлением атмосферы. Пар сконденсируется, и в цилиндре образуется разрежение, которое по мере конденсации будет увеличиваться. Между тем наружный воздух сквозь щели пройдет в верхнюю часть цилиндра над поршнем и будет давить на него с силою атмосферы. Когда весь пар превратится в воду, достаточно отвести защелку, чтобы поршень беспрепятственно опустился вниз и машина пришла в действие.
Прежде чем постройка этой машины была доведена до конца, Папену пришло в голову еще одно усовершенствование: чтобы ускорить действие машины и увеличить число движений поршня, нужно заставить пар быстрее сгущаться. Для этого мало убрать огонь — нужно еще искусственно охладить цилиндр, хотя бы просто поливая его холодной водой. Первый же опыт оказался удачным. Дело пошло быстрее.
Папен был счастлив.
Но если радовался Папен, то едва ли не больше был доволен ландграф, когда увидел, как работает новая машина. Он заставил повторить опыты с нею много раз, демонстрировал ее всем гостям, приглашенным специально ради этого случая. Он готов был даже созвать всех своих соседей — владетельных принцев, так не терпелось ему похвастаться «огненной» машиной, изобретенной в его владениях и под его покровительством. Карл искренне считал, что честь открытия принадлежит ему ничуть не в меньшей мере, чем Папену.
А Папену было не до торжеств. Сейчас его занимали смелые планы применения новой паровой машины. Его практический ум не мог ограничиться одной лишь научной стороной дела. Ему не терпелось использовать машину на практике. Ослепленный ее успехом, он не замечал, что она еще очень несовершенна и едва ли сможет найти практическое применение.
Парообразование в цилиндре все еще происходило очень медленно. Нужно было каждый раз сызнова начинать нагревание и терпеливо ждать, когда поршень наконец поднимется. Конденсация пара тоже требовала времени. Пока пар сгущался, в цилиндре образовывалось все большее разрежение. При этом, несмотря на прокладку, в щель между поршнем и цилиндром всасывался воздух — добиться полной непроницаемости не удавалось. Поэтому к тому времени, когда поршень освобождался от защелки и начинал двигаться вниз, в цилиндре уже скапливалось некоторое количество воздуха. Это понижало мощность и без того очень слабого двигателя и не позволяло поршню опуститься до конца. С каждым ходом воздушная прослойка между водой в цилиндре и поршнем становилась все толще. Ход поршня все укорачивался, разрежение в цилиндре уменьшалось, и мощность постепенно снижалась.
Но ведь нельзя забывать, что это была первая в истории действующая паровая машина! До Папена никто и не видел ничего подобного. Понятно, что изобретатель был так рад своему открытию, что придавал ему преувеличенное практическое значение. Он считал, что теперь остается решить лишь одно: каким образом увеличить число ходов поршня в минуту. Для этого необходимо быстро наполнять цилиндр паром и быстро освобождать от пара — другого пути нет. Так не проще ли установить для образования питательного пара отдельный котел? Готовый пар будет подаваться в цилиндр; вместо того чтобы конденсировать отработавший пар, его можно будет просто выпускать через клапан наружу.