Машина-двигатель

Петр I предполагал использовать насос Сэвери — Дезагюлье для крупных водоотливных работ при строительстве каналов в Петербурге. Насос оказался маломощным, и тогда Пётр I приказал его поставить в Летнем саду для накачивания воды в бак, откуда она подавалась к фонтанам. Еще два таких насоса были поставлены потом купцом Трусовым в своих банях на Фонтанке.

Малая производительность насоса Сэвери, разочаровавшая Петра I, была причиной поисков новых решений той же задачи.

Вслед за Сэвери и Папен предложил похожую конструкцию насоса, вернувшись сам к идее отделения парового котла. Но насос Папена был еще менее удачен, чем насос Сэвери. Главный недостаток таких машин, если не считать малой мощности и низкого коэффициента полезного действия, заключался в однократности действия, — нельзя было получить непрерывно работающий двигатель. И Папен и Сэвери для того, чтобы сделать универсальными свои машины, предложили комбинировать их с водяным колесом. Это значит, что паровой насос должен был откачивать воду из нижнего бака в верхний, а оттуда вода должна была сливаться на водяное колесо и вновь попадать в нижний бак. Водяное колесо, непрерывно вращаясь, приводило бы в непрерывное движение любые механизмы.

Несмотря на громоздкость и неэкономичность такой установки, она всё же применялась, — так остро ощущалась нужда в универсальном двигателе, не зависящем от места установки.

Машина кузнечных дел мастера Ньюкомена

Тем временем еще один английский изобретатель — кузнечных дел мастер Томас Ньюкомен, — познакомившись с первой машиной Папена и зная устройство насоса Сэвери, решил построить свою машину. При этом Ньюкомен взял за основу первую конструкцию Папена и, используя тот же — атмосферный — принцип, отделил, однако, паровой котел от цилиндра так, как сделал Сэвери.

Как же стала работать машина Ньюкомена, установленная им впервые на каменноугольной шахте в 1711 году?

В паровом котле всё время вырабатывался пар. В определенный момент открывался кран и пар под некоторым давлением впускался в цилиндр. Пар, попав в цилиндр, начинал толкать поршень вверх, отчего ослабевала цепь балансира (качающегося рычага), и под действием груза левое плечо балансира опускалось. Связанная с грузом и балансирной цепью штанга водяного насоса уходила вниз. Пар заполнял всю полость цилиндра. Затем вручную открывался кран водоподводящей трубки и из бачка в цилиндр устремлялась порция холодной воды. Как и в насосе Сэвери — Дезагюлье, холодная вода конденсировала пар и в цилиндре создавалось разрежение. Тогда, под действием давления наружного воздуха, поршень опускался и тянул за собой цепь балансира. Балансир поворачивался вправо, поднимая штангу водяного насоса.

Такой машиной можно было уже откачивать воду из шахт и производить некоторые другие работы, не требующие непрерывного рабочего движения.

Появилось много «атмосферных» машин. Они были громоздки, неудобны, но выполняли большую работу. Машины понемногу улучшались.

Пароатмосферная машина Ньюкомена (схема).

В истории совершенствования машины Ньюкомена известна любопытная деталь. Знакомясь с устройством машины, вы могли отметить очень неприятное обстоятельство: чтобы машина непрерывно работала, надо непрерывно открывать и закрывать то водовпускной, то паровпускной краны. Такая обязанность обычно вменялась мальчикам-рабочим. Это были такие же мальчики, которые у Некрасова, помните, говорят:

«Только нам гулять не довелося
По полям, по нивам золотым.
Целый день на фабриках колеса
Мы вертим — вертим — вертим!»

В погоне за дешевой рабочей силой капиталисты нанимали малолетних рабочих, поручая им обычно несложную, но утомительную и одуряющую работу. Такой работой было открывание — закрывание краников. Сотни мальчиков выстаивали долгий рабочий день, мирясь со своей участью и думая только об избавительном гудке, прекращающем их мучения.

И вот среди них нашелся один сообразительный, умный паренек — Гумфри Потер, которому казалось нелепым простаивать весь день, поворачивая краны. Пытливо присматриваясь к работе машины, изучая ее устройство, он вдруг обнаружил, что вместо него ту же несложную работу можно поручить механизму. Механизм этот будет приводиться в действие самой машиной. Таким образом, машина сама себя сможет обслуживать. Гумфри много думал над устройством такого механизма. Не умея чертить, он его просто смастерил сам и однажды приспособил к машине. Машина пошла. Вскоре более опытные мастера этот механизм усовершенствовали, но он так и остался в технике носящим имя мальчика-изобретателя — «механизм Потера».