2. Отдельный паровой котел
2. Отдельный паровой котел
Севери
Капитан Томас Севери (капитанами в Англии называли в те времена командиров производства, инженеров, техников и мастеров) не занимался научными опытами, как Папен. Он был не то владельцем копей, не то горным чиновником в Корнуэльсе и в то же время изготовлял разные механизмы: умел делать часы и полировал зеркала машиной собственного изобретения.
Севери жил с 1650 года по 1715 год, и это почти все, что известно из его биографии. Если бы современники знали или предполагали, какое значение будет иметь в истории техники изобретенный им паровой насос, они, наверное, сохранили бы сведения о жизни Севери. Но современникам трудно судить о значении того или иного изобретения для будущего развития техники, и чаще всего замечательные люди получают правильную оценку только спустя долгое время после смерти, когда уже нельзя восстановить историю их жизни и творческой работы. Так случилось и с капитаном Севери.
Несомненно, что Севери, живя в Корнуэльсе, где сосредоточивалась тогда горная промышленность, видел, с какими трудностями сталкивается разработка медных рудников. Галереи их затоплялись подпочвенными водами, а дальше известной глубины откачивать воду становилось почти невозможным. Поставленные друг над другом насосы требовали такой массы рабочих рук и работали так малопроизводительно, что откачка воды обходилась дороже новой шахты.
Вот для замены этих примитивных насосов Севери и предложил оригинальный прибор, который часто, но совершенно неправильно называют паровой машиной и даже паровым двигателем.
Севери был вообще изобретательный и разносторонне образованный человек. Его первым изобретением надо считать лодку с гребным приспособлением. Об этой работе Севери сохранился один интересный рассказ, впрочем ничего не говорящий о конструкции лодки.
Проект лодки Севери направил морскому министру Деммеру. Королевская бюрократическая машина с невообразимым равнодушием отнеслась к изобретателю. Собственный рассказ Севери о его столкновении с королевскими чиновниками мог бы с большим успехом и без всякой переделки появиться на страницах Диккенса.
«Министр сказал мне, — рассказывает Севери, — чтобы я сначала представил модель лодки, что я и сделал. А через четыре месяца он высказался против моего изобретения, заявив, что модель слишком мала, чтобы можно было судить о нем».
После этого Севери послал свой проект самому королю. Король передал изобретателю через одного из лордов, что он одобрил проект и просит по поводу него обратиться в Адмиралтейство.
Обрадованный Севери несколько раз ходил в Адмиралтейство, но так и не был там никем принят. Швейцар посоветовал ему навести справки в Морском управлении. На другой же день изобретатель отправился туда, но занятия в управлении уже кончились. Растерянно бродя по коридорам, Севери неожиданно встретил самого Деммера и решительно остановил его, чтобы спросить, состоялось ли какое-нибудь постановление по его делу.
— Нет, — спокойно отвечал министр, — мы послали возражения лордам Адмиралтейства!
Севери задал ему несколько вопросов по поводу его возражений и обнаружил, что министр рассуждал о том, чего сам не знал.
— Хорошо, — сказал министр, улыбаясь и надевая шляпу в знак окончания разговора, — нам придется подчиниться мнению лордов Адмиралтейства.
Вскоре после этого один из друзей Севери, встретившись со знакомым ему лордом Адмиралтейства, заговорил с ним об этом деле.
— Сэр, — спокойно сказал тот, — разве у нас в Адмиралтействе совсем нет сведущих людей?
— Надеюсь, что есть, — ответил приятель, — иначе за что же бы им платили по пятьсот фунтов стерлингов в год!
— Но разве такой сведущий человек, как Деммер, не в их числе?
— Надеюсь, что так! — согласился приятель.
— Так для чего же, — сказал тот, — всякие зловредные люди, не имеющие к нам отношения, желают изобретать что-либо для нас?
После этого Севери уже не пытался обращаться в Адмиралтейство, а предложил свой проект промышленникам.
В усовершенствованных лодках с гребным приспособлением, однако, никто не нуждался, и проект Севери не имел успеха.
— Нам нужно, сэр, нечто другое, — сказал один из них. — Нам нужен насос, водоотливная машина. Займитесь-ка вы этим!
Задача посредством огня и пара подавать воду вверх не могла показаться Севери слишком новой и неожиданной. Ею занималось много людей, и дело это имело уже свою историю.
Одно из первых решений задачи встречается в сочинении французского архитектора Саломона де Ко, изданном в 1615 году. Саломон де Ко говорит о железном шаре, пустом внутри, с вводной боковой трубкой для впуска воды и вертикальной выводной трубкой, по которой поднимается вода. Первая трубка после наполнения водой шара запирается краном. Вторая, выводная, проходит через шар почти до дна. Если поставить этот прибор на огонь, то вода будет испаряться и пар, не имея выхода, станет оказывать давление на воду и заставит ее подниматься по выводной трубке. Нечто подобное случается с чайником, если он хорошо закрыт. Тут выводной трубкой служит носик.
Подобный же способ поднимать воду предлагал несколько раньше итальянец Делла Порта. Он советовал кипятить воду отдельно, а в ящик с холодной водой впускать только пар. Конечно, в таком приборе первая порция пара, заполняя ящик с водой, подвергнется конденсации. Но с нагревом поверхности воды и стенок ящика конденсация прекратится и давление вновь поступающего пара заставит воду выходить через выводную трубку. Конец этой трубки также лежит у самого дна ящика, в то время как трубка, через которую подводится пар, находится под потолком ящика.
Предложением Саломона де Ко воспользовался англичанин Эдуард Соммерсет, маркиз Уорчестер. Он взял патент на машину, поднимающую воду посредством огня и пара, и есть сведения, что его машина в 1667 году в Лондоне поднимала воду на сорок футов в высоту. Описание машины не сохранилось, но по некоторым данным предполагают, что она состояла из парового котла с двумя паропроводами, соединенными с двумя резервуарами. Из этих резервуаров пар вытеснял воду в подъемную трубу. В то время как один резервуар наполнялся водой, в другой впускался пар, и наоборот. Вероятно, с прибором Уорчестера лучше всего и был знаком Севери.
Так или иначе, но Севери в июле 1698 года получил патент на свое изобретение «для подъема воды и для приведения в движение разного рода мельниц силой огня, которое послужит к великой пользе и выгоде при откачке шахт, снабжении городов водой и работе мельниц там, где нет возможности пользоваться водой или ветром».
В насосе Севери использовалось сначала давление атмосферы для засасывания воды из глубины, а затем давление пара — для подачи воды наверх. Насос состоял из двух труб — всасывающей и нагнетательной, — снабженных клапанами. Между ними находился яйцевидный резервуар. Из отдельного парового котла в этот резервуар по паропроводу с краном подавался свежий пар. Как только пар вытеснял из резервуара воздух, кран паропровода закрывали, а резервуар обливали холодной водой. Пар конденсировался, в резервуаре образовывался вакуум, и атмосферное давление гнало в него воду по нижней, всасывающей, трубе. При этом поднимающаяся вода сама открывала клапан. Как только резервуар наполнялся водой, в него снова впускали пар. Под давлением пара вода стремилась из резервуара обратно, но клапан нижней трубы захлопывался.
Шахтовладельцы отнеслись к насосу Севери не очень доверчиво.
Тогда вода устремлялась по другой, нагнетательной, трубе, открывала клапан этой трубы и, поднявшись на нужную высоту, выливалась на землю или в чан. Когда давление пара ослабевало, вода шла обратно и тотчас же закрывала клапан выводной трубы. В резервуара оставался только пар. Стенки резервуара снова обливали водой, и процесс всасывания и нагнетания воды вверх повторялся.
Насос Севери тратил много пара, а значит, и топлива. Но там, где особенно не считаются с расходом топлива, он употребляется и до сих пор, в несколько усовершенствованном виде, под названием «пульсометра».
Шахтовладельцы отнеслись не очень доверчиво к насосу капитана Севери, и ему пришлось позаботиться о рекламе изобретения. Он поднес модель своего прибора королю Вильяму III, затем прочитал доклад в Королевском обществе и выпустил брошюру с описанием машины.
В 1702 году Севери издал книжку «Друг рудокопа». В ней он описал усовершенствованный паровой насос своей системы. Новый насос состоял из двух котлов и двух резервуаров, работавших попеременно, так что подача воды наверх шла без перерывов, не прекращаясь.
Высокое давление пара представляло некоторую опасность. Но французский физик и механик Дезагюлье присоединил к котлу Севери предохранительный клапан Папена, и опасность взрыва была значительно уменьшена.
Однако машина Севери не смогла стать универсальным шахтным насосом.
Кроме опасности взрыва, насосы Севери были очень неэкономичны и могли засасывать воду только с небольшой глубины, так как атмосферное давление, как уже говорилось, не может поднимать воду больше чем на десять метров. В то же время в Глубоких шахтах подавать воду на поверхность они не могли, потому что не хватало давления пара. Можно было, конечно, ставить несколько насосов ярусами, один над другим, и это делали, но установки получались громоздкие, неудобные и дорогие.
Шахтовладельцы постепенно разочаровались в машине и стали требовать новой конструкции.
Самую большую машину Севери установил на лондонской водокачке. Один из его насосов купил Петр I. Этот насос работал в Летнем саду, в Петербурге, — вероятно, для фонтанов. Слишком дорогое для промышленников изобретение Севери больше всего доставило удовольствия королям и помещикам. Они пользовались им для устройства фонтанов, украшавших сады и парки.
Севери не оказал большой услуги горной промышленности, но зато он помог другим конструкторам усвоить простую мысль, что в паровых машинах, для какой бы цели ни служили они, следует пользоваться готовым паром из отдельного котла, а не превращать рабочий цилиндр в котел, как это было сделано у Папена.