3. Устранение конденсатора

3. Устранение конденсатора

Кюньо

Мысль о том, чтобы действовать на поршень в закрытом цилиндре для получения движущей силы давлением пара, а не атмосферным давлением, пришла в голову не одному Уатту. Одновременно с ним, а может быть, и раньше его, во всяком случае независимо от него, такая же мысль явилась и другим техникам, скажем, Леупольду, но совершенно по иному поводу и для достижения другой цели. Эти изобретательные люди имели в виду другие потребности хозяйства, совсем иную его область. Они вздумали помочь человеку двигаться скорее и перевозить значительно большие тяжести. Они увидели нужду в мощном, скором, механическом транспорте для дальнейшего развития промышленности и культуры. И они не ошибались. Потребность в новом виде транспорта, в новом способе передвижения действительно назревала.

Не случайно полузабытыми оказались имена создателей первых бесконденсаторных машин. Правильные идеи этих людей, в свое время столкнувшиеся с несовершенством технических средств, получили полное осуществление гораздо позднее. Только теперь мы можем понять и оценить их высокое мастерство и идеи, так далеко уходившие в будущее.

Никола Жозеф Кюньо родился в Вуа, небольшом городке французской Лотарингии, 25 сентября 1725 года, а молодость свою провел в Германии, где он получил хорошее образование.

В качестве военного инженера с отличной репутацией он отправился вследствие каких-то неизвестных обстоятельств служить в Нидерланды.

Несмотря на молодость, проведенную в чужой стране, Кюньо оставался французом и, как все французы, обожал Париж. В 1763 году ему удалось осуществить свою мечту и перебраться в столицу Франции. Он явился сюда не с пустыми руками. Так как он имел уже репутацию хорошего военного инженера, ему удалось добиться встречи с генерал-инспектором артиллерии маршалом Грибовалем. Грибоваль занимался в это время реорганизацией артиллерийского дела, и деятельность его составила эпоху в развитии артиллерии.

— Что же вы можете нам предложить? — спросил он Кюньо. — До сих пор вы строили крепости и вооружали улан принца Саксонского кремневыми ружьями. Чем вы можете помочь нашей артиллерии?

— Я построю вам паровую телегу, которая будет возить и снаряды и пушки, — ответил молодой инженер. — Вот мой проект.

Маршал оказался сведущим инженером, и Кюньо не пришлось объяснять слишком долго достоинства своего проекта. К тому же о машинах, работающих при помощи огня и пара, знали уже в это время настолько, что охотно допускали возможность применить их не только для откачки воды. Генерал-инспектор согласился доложить о проекте военному министру. Довольно скоро Кюньо получил извещение, что «военный министр, герцог Шуазель, поручает инженеру Кюньо построить за счет казны проектируемую им паровую телегу в уменьшенных размерах».

Грибоваль вызвал к себе изобретателя и обсудил с ним план будущих работ.

— А знаете ли вы, что с подобным же проектом возится в Швейцарии лейтенант Планта? — неожиданно спросил он.

— Я ничего не знаю о Планта, — отвечал Кюньо.

— Обгоните его!

Кюньо приступил к работе. Дело вовсе не сводилось к тому, чтобы поставить двигательный механизм машины Ньюкомена на телегу и заставить его вращать колеса. Установка такого механизма связывалась с необходимостью возить с собой огромное количество воды для охлаждения цилиндров и большого запаса топлива. Надо было придумать что-то совершенно другое. Военному инженеру, чье воображение совсем не занимала водоотливная машина, удалось пойти по новому пути к получению движущей силы при помощи воды и огня.

Конечно, Кюньо ничего не знал об опытах Уатта в его глазговской мастерской, происходивших в это же время. О них ничего не знал даже Робиссон, ежедневно посещавший своего друга. Англичанин старательно хранил в секрете свои опыты и усовершенствования. Да они и не могли бы ничем помочь Кюньо, потому что и усовершенствованная паровая машина Уатта была все-таки слишком громоздкой и неудобной для его цели.

Но несомненно, что Кюньо хорошо знал сочинение Лeупольда, в котором автор высказывал мысль о том, что давление пара могло бы работать в цилиндре без расширения пара в конденсаторе, а с выпуском его в атмосферу: нужно только впускать в цилиндр пар в пять — десять раз большего давления, чем атмосферное. Такой пар, действуя на поршень, заставит поршень преодолеть естественное сопротивление воздуха и сообщит его движению силу, способную совершать полезную работу.

Трудность дела заключалась в том, чтобы построить котел, способный выдерживать высокое давление пара. В то время это представлялось довольно серьезной задачей. Котлы делались из медных, склепанных по швам листов, прочность их часто оказывалась недостаточной. Не меньшую трудность представляла пригонка поршня, который должен был плотно прилегать к стенкам цилиндра. Но в изготовлении их уже имелся некоторый навык.

Кюньо должен был стать на путь создания паровой машины высокого давления пара, работающей без конденсатора. Осуществление первой машины такого рода и составляет заслугу Кюньо.

Вопрос о том, как преобразовать прямолинейно-возвратное движение поршня во вращательное движение на колесе повозки, решил с незапамятных времен изобретатель токарного станка и точильного камня. Оставалось только применить для новой цели старый кривошипный механизм.

Гениальный изобретатель системы кривошипа и шатуна остался безвестным, но изобретение его надо считать едва ли не самым популярным из всех остроумных человеческих изобретений. На точильном камне, ручном токарном станке, как теперь на ножных швейных машинах, прямолинейно-возвратное движение ноги через шатун и кривошип превращается во вращательное движение колеса. Превращение происходит благодаря инерции, стремлению раз приведенного в движение тела продолжать свое движение в том же направлении и с той же скоростью, пока оно не будет остановлено противодействием трения, воздуха, среды или другими внешними причинами. Главная трудность здесь — преодоление мертвой точки кривошипа, когда вся движущаяся система стоит на одной прямой линии.

Для начала работы токарного станка и всякой другой машины с системой кривошипа нужно сначала привести в движение маховое колесо, чтобы создать силу инерции. В точильном станке сам камень является таким колесом. Благодаря значительному весу и размеру сила инерции его вращения достаточна, чтобы преодолевать мертвую точку кривошипа.

Повозка и ее движущие колеса имеют достаточный запас инерции, и применить систему кривошипа в повозке не составляло большой задачи.

Военное министерство, приняв проект Кюньо, сочло нужным послать его в Швейцарию на отзыв лейтенанту Планта. Планта оказался добросовестным и беспристрастным человеком. Он дал блестящий отзыв о проекте своего французского коллеги и даже объявил, что отказывается от продолжения своих работ. По его мнению, проект Кюньо был лучше во всех отношениях. Через некоторое время, именно в 1769 году — в тот самый год, когда Уатт еще только брал патент на свои усовершенствования в машине Ньюкомена, — Планта получил приглашение испытать построенную Кюньо «паровую телегу».

Испытания происходили во дворе парижского арсенала. Ранним утром, чтобы избежать стечения любопытных, сюда явились чиновники военного министерства во главе с министром и генералом Грибовалем. Нашлось все-таки довольно много парижан, добившихся разрешения присутствовать при опытах.

На деревянной раме с тремя колесами был укреплен впереди небольшой, но прочный котел; он мало чем отличался от обыкновенного кухонного котла с крышкой. Котел клокотал и гудел. Пар из котла отводился в два цилиндра с поршнями. Штоки поршней при помощи цепей вращали переднее колесо. Оно и было ведущим колесом повозки.

Французский конструктор поставил два цилиндра не только для увеличения силы действия на колесо. Хотя на ходу повозка легко могла преодолеть мертвые точки кривошипа, все же была опасность, что остановка произойдет именно в тот момент, когда кривошип займет мертвое положение. Для того чтобы вывести его из этого положения при пуске телеги в ход, понадобится посторонняя сила. Этой силой и станет второй цилиндр, который Кюньо установил с таким расчетом, что положение поршней и кривошипов у того и другого не могло быть одинаково.

Лейтенанту Планта не требовалось объяснять устройство машины. Он выразил восхищение конструкцией Кюньо и заявил, что не сомневается в успехе и огромной будущности изобретения.

Грибоваль предложил начать испытания. Кюньо забрался на телегу и пригласил Планта поместиться сзади себя. Кроме него, нашлось место еще для двух пассажиров. Нагруженная таким образом модель будущей артиллерийской повозки была пущена в ход. С шумом и грохотом, извергая клубы отработанного в цилиндрах пара, телега тронулась с места и проворно покатила по двору. Делала она примерно около пяти километров в час.

Зрители приветствовали изобретателя аплодисментами, когда он сделал во дворе полный круг и, не останавливаясь, начал второй. Однако через десять минут, на третьем круге, повозка замедлила ход и стала, израсходовав весь накопленный котлом пар.

Понадобилось четверть часа, пока пар достиг нужного давления. Повозка вновь пошла по двору, но затем опять остановилась.

С шумом и грохотом телега тронулась с места.

— Котел у вас мал, давления пара не хватает, — заметил Планта. — Но это пустяки! Главное сделано, и я от души поздравляю вас с успехом.

Военный министр и маршал не выказали огорчения. Они объявили Кюньо благодарность и предложили заняться усовершенствованием машины. Вскоре военное министерство даже назначило изобретателю пожизненную пенсию.

Казалось, что все условия для дальнейшей работы обеспечены. Он получил средства и на постройку большой артиллерийской повозки.

Изобретенная Кюньо паровая повозка вызывала у парижан большой интерес. На нее возлагались всякие надежды. Сохранилось сообщение автора «Тайных мемуаров» Бошомона о новых испытаниях телеги в ноябре 1770 года.

«Несколько времени назад, — пишет он, — много говорилось об огневой машине для перевозки пушек, с которой генерал Грибоваль, начальник артиллерийского ведомства, производил опыты. Теперь эту машину усовершенствовали так, что в прошлый вторник она везла во дворе арсенала пушечный лафет со скоростью лье с четвертью в час. Повозка может взбираться на гору и преодолевать препятствия на ухабистых дорогах».

Усовершенствованная машина Кюньо, о которой вспоминает Бошомон, к сожалению, вскоре погибла. Дело в том, что переднее, движущее колесо телеги служило также и для изменения направления хода. Но так как на него приходилась большая нагрузка, управление было очень затруднительно. Устройства же для перемены хода на обратный машина не имела. Не рассчитав развитой машиной скорости, Кюньо налетел на кирпичную стену двора. Стена и повозка разбились. Сам изобретатель едва не остался калекой на всю жизнь.

Все это не имело бы большого значения для дела, если бы к этому времени не изменилось положение самого Кюньо. Шуазель был смещен, Грибоваль подвергся опале и покинул свой пост. О Кюньо забыли.

Франция переживала эпоху упадка, предшествовавшую революции, эпоху «фаворитизма». Без покровительства знати, в силу одних только своих личных заслуг и достоинств, выдвинуться никто не мог. Сам Шуазель, делавший политику страны, обязан был своим положением покровительству друзей короля. Вместе с его падением, в свою очередь, пали и те, кому он покровительствовал.

Кюньо остался без дела. Некоторое время он получал свою пенсию, но затем, во время следовавших один за другим государственных переворотов, лишился и ее.

Первая опытная повозка осталась в арсенале.

Спустя много лет, когда Кюньо был уже глубоким стариком, о паровой телеге для пушек случайно узнал Наполеон. Он заинтересовался ею, назначил специальную комиссию для изучения вопроса и сам осмотрел повозку. Комиссия дала неблагоприятный отзыв, не видя возможности для ее практического применения. Наполеон отправился в Египет. Телегу сдали в Парижский музей искусств и ремесел, где она стоит и сейчас.

Если изобретению Кюньо не придали того значения, которого оно заслуживало, то, разумеется, еще меньше внимания оказали самому изобретателю. Кюньо нищенствовал и, быть может, ему грозила голодная смерть, если бы о нем не позаботилась какая-то дама из Брюсселя. Она не могла забыть влюбленного в нее блестящего офицера, который предпочел ей родину и свое творческое дело.

Кюньо дожил до восьмидесяти лет и умер в те дни, когда другие изобретатели строили паровые автомобили и паровозы, делая ошибки, которых могли бы избежать, зная о машине Кюньо.

Опыт французского инженера, как и успешный опыт Ползунова, остался без огласки, хотя и по иным причинам. Повозка Кюньо предназначалась для военных целей, и потому все дело хранилось в строгом секрете. Будь это предприятие более известным, паровая техника, наверное, пришла бы к своей цели раньше, и опытный период паровозостроения сократился бы.

Во всяком случае, конструкции Ньюкомена, Ползунова, Уатта и Кюньо свидетельствуют о том, что техника в последней четверти XVIII века была совершенно подготовлена к созданию универсального парового двигателя, а человеческий ум уже привык мыслить паровую машину не как принадлежность водоотливной машины, а как двигатель, годный везде, где нужна движущая сила.

До какой степени появление универсального парового двигателя оказалось предопределенным предшествующим развитием техники, экономики и культуры, обязательным, неустранимым и не зависящим от воли, желаний и способностей отдельных людей, показывают жизнь и деятельность Оливера Ивенса.