– научным, теоретическим изучением условий, в которых двигатель может почти всё тепло обращать в механическую энергию.
Рано умер Сади Карно, заразившись холерой, и успел он написать всего одну тоненькую книжку. Но брошюра, которую мало кто заметил в то время – она вышла в 1824 году, – была «томов премногих тяжелей». Она положила начало термодинамике – науке, которая изучает превращение тепла в другие виды энергии.
За полвека до появления двигателей внутреннего сгорания Карно их предсказал. Мало того: он создал схему идеального двигателя, в котором почти всё тепло используется для получения механической энергии.
С идеями Карно Рудольф Дизель познакомился, когда был студентом, и с тех пор не переставал о них думать. Осуществление их стало целью его жизни.
Он хотел создать двигатель внутреннего сгорания со значительно большим коэффициентом полезного действия, чем в прежних двигателях. И добился успеха. Но дорогой ценой!
Создал Дизель проект двигателя и с большим трудом нашёл владельца завода, который дал ему оборудование и деньги для постройки машины. Он надеялся быстро закончить работу, но она затянулась на много лет. Не удалось Дизелю построить такой двигатель, как он задумал. Постепенно пришлось отказываться от самых для него важных и дорогих идей. Он не смог воплотить их в машину. Для него это было трагедией. А плодом горького разочарования – и такие неожиданности бывают в судьбе изобретателей – оказался превосходный двигатель, который не устарел и до сих пор!
Чтобы построить двигатель, приближающийся к «идеальному», необходимо очень сильно сжимать воздух в цилиндре. Дизель запроектировал сжатие около двухсот пятидесяти атмосфер. При сжатии воздух сильно нагревается – так сильно, что впрыснутое в цилиндр топливо воспламеняется от температуры сжатого воздуха, – не нужно электрического зажигания. А топливом, по мысли Дизеля, должен был служить измельчённый в пыль каменный уголь. Именно эта идея очень заинтересовала владельцев немецких заводов. В Германии нет нефти – значит, нет своего бензина, который служил топливом для прежних двигателей внутреннего сгорания. А уголь есть. Потому и предоставили Дизелю деньги, лабораторию для опытов – надеялись, что он создаст двигатель внутреннего сгорания, работающий не на бензине, а на угле.
Но как раз от этой идеи прежде всего и пришлось отказаться Дизелю. Добиться хорошего сгорания угля в цилиндре двигателя он не смог. А затем ему пришлось отказаться и от сжатия воздуха до двухсот пятидесяти атмосфер – его тоже не удалось осуществить.
Постепенно снижал Дизель свои требования к двигателю. Но даже давления в сто, даже давления в пятьдесят атмосфер он не добился.
Однако оказалось, что топливо – только не уголь, а жидкое топливо – самовозгорается и в воздухе, сжатом всего до тридцати – сорока атмосфер. Температура его при таком давлении больше семисот градусов. Дизелю удалось сжать воздух в цилиндре до тридцати четырёх атмосфер.
И вот, отказавшись от очень высокого давления, от твёрдого топлива, Дизель всё же добился резкого повышения температуры в цилиндре. После пятнадцатилетнего труда он создал четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания с небывало высоким коэффициентом полезного действия – примерно вдвое больше, чем у прежних двигателей. Он требовал гораздо меньше топлива и притом более дешёвого, чем бензин: двигатели Дизеля работали на керосине.
За один год Дизель стал миллионером. Но он не чувствовал себя победителем – его двигатель был далёк от идеала, к которому стремился изобретатель. Право на изготовление двигателя покупали у Дизеля нарасхват во всех странах, кроме… его родины. Немецкие промышленники, которые дали ему возможность построить двигатель, были в бешенстве: он обещал угольный двигатель, а создал нефтяной!
Причудлива судьба изобретений в капиталистическом обществе. Двигатели Дизеля стали больше всего строить в стране, на которую изобретатель вовсе не рассчитывал, – она считалась, да и действительно была в то время технически отсталой – в России.
А случилось это вот как: был в России крупный нефтепромышленник Нобель, которому принадлежали огромные запасы нефти на Кавказе. Он вообще-то не интересовался машиностроением, но вдруг предложил Дизелю купить у него право постройки двигателей в России и заплатил за это огромную сумму.
Нобель построил завод «Русский Дизель» и поставил перед инженерами задачу – переделать конструкцию двигателя так, чтобы он работал не на керосине, а на сырой нефти. За год это было сделано. И тогда Нобель совершил как будто необычайный для капиталиста поступок: предложил всем русским заводам чертежи двигателя, ни копейки не требуя за право их производства, хотя сам заплатил Дизелю за это право большие деньги.
В чём же тут дело? Это был, конечно, не подарок, а дальновидный расчёт. Россия богата нефтью. Самым крупным нефтепромышленником был он – Нобель. Если двигатели, работающие на нефти, пойдут в ход, широко распространятся, то резко вскочит спрос на нефть, и он получит огромные прибыли. Расчёт оправдался. Дизели стали очень распространёнными в России (впрочем, и в других странах тоже) двигателями, особенно с тех пор как удалось приспособить их для морских и речных судов.
КОГДА НАУКА ПОДРУЖИЛАСЬ С ТЕХНИКОЙ
Мы привыкли к тому, что изобретения неразрывно связаны с научными открытиями, зависят от них. Всегда ли так было? Нет.
Сейчас кажется странным, что дружба науки и техники началась, в сущности, недавно – немногим больше столетия тому назад. И сперва она была даже не очень тесной.
А как же прежде делались изобретения? Источником их чаще всего были наблюдения над силами природы, их естественным действием. Постепенно люди находили технические средства, нужные, чтобы поставить эти силы себе на службу. Изобрели парус, чтобы ветер двигал корабли, изобрели мельницу с крыльями, чтобы ветер молол зерно.
Придумали водяное колесо.
Но одно великое изобретение было сделано в глубокой древности без подсказки природы: колесо. Этой формы в природе ведь не существует. А без колеса нельзя представить себе развитие техники. Колёса дали возможность передвигать тяжести, а водяные колёса за две тысячи лет до появления паровой машины были главным механическим двигателем человечества.
Долгие века проходили, пока удавалось извлечь пользу из наблюдений, создать на их основе машины или нужные людям вещи. Что пар может совершать работу, догадывались ещё в древности – легко было заметить, как пар подбрасывает крышку сосуда, в котором кипятится вода. Александрийский учёный Герон даже построил во втором веке прообраз паровой турбины. А паровую машину, которая могла бы приводить в движение механизмы, сумели построить только через семнадцать веков, паровую турбину – ещё на полтораста лет позже.
Но постепенно сильнее становилась наука, всё шире и всё вернее постигала она законы природы. И тогда техника начала присматриваться к науке, учиться у неё. Сперва дело шло тоже не быстро.
В 1702 году электрический свет впервые озарил комнату: русский физик Василий Петров открыл явление электрической дуги.
