В машинах, построенных Смитоном, расход пара уменьшился вдвое. В общем, как видите, паровая машина с первых же шагов своего развития проходила через много рук, и над созданием ее трудились не только французы и англичане. В Германии распространению паровых машин особенно содействовал механик Леупольд, выпустивший в 1724 году сводное описание их устройств. В своем сочинении Леупольд не только рассказывает об известных ему атмосферных водоотливных машинах, где водяной пар применяется главным образом лишь для получения вакуума, но и высказывает снова мысль о том, что давление пара может работать само по себе в цилиндре с поршнем.
Постепенно усовершенствованная водоотливная машина Ньюкомена все больше и больше распространялась. В середине XVIII века в одном только Ньюкестле, центре углепромышленной Англии, насчитывалось шестьдесят таких машин. Изобретение Ньюкомена получило известность далеко за пределами Англии. Даже в далекой России, на осушительных работах в Кронштадте, применялся огнедействующий насос Ньюкомена. Его выписало из Англии правительство Екатерины II.
Конструктивно водоотливная машина Ньюкомена состояла из двух самостоятельных частей, объединенных коромыслом: старинного водяного насоса на одном конце и парового цилиндра Папена с отдельным котлом — на другом. Казалось, теперь уже нетрудно было догадаться, что паровой цилиндр, производящий при помощи атмосферного давления, огня и пара движущую силу, может не только качать воду насосом, но и совершать какую-нибудь другую полезную работу. Прошло, однако, еще много времени, прежде чем паровые машины получили применение в других областях.
В чем же тут дело? В недостатке знаний, в слабости технических средств, в ошибках изобретательской мысли?
Да, отчасти в этом, но не только в этом! Дело заключается в том, что техника всегда идет на поводу у промышленности, хотя в то же время толкает хозяйство вперед, содействуя развитию производительных сил. Всякое изобретение вырастает из потребностей своего времени и, в свою очередь, порождает новые потребности. И вот, лишь идя навстречу потребностям своего времени, угадывая, чувствуя, понимая нужду хозяйства, техника правильно и успешно разрешает свои задачи.
Потребность хозяйства страны, запросы промышленности, требования культуры определяют полет творческой фантазии, направляют, сосредоточивают мысль изобретателя. Только в таких условиях изобретатель оказывается способным преодолевать и несовершенство технических средств, и недостаточность теоретических знаний, и косность собственной мысли.
Техника и промышленность, мысль изобретателя и запросы времени живут в прочной, органической связи друг с другом. Нет ничего случайного в том, что паровая машина рождалась у воды, у колодца, у водяного насоса. Водоотливная машина была необходима промышленности. Но водоотливная машина, спасая шахты от затопления, освобождая горняков для их прямой работы, тем самым способствовала развитию горного дела, добыче угля, добыче железной руды. Уголь становился дешевле, спрос на металл рос благодаря появлению разного рода машин, в том числе и водоотливных, а вместе с ростом машиностроения, естественно, развивалась металлургия.
Металлурги, подчиняясь королевскому указу, перешли при выплавке железных руд на каменный уголь, точнее — на кокс. Коксовые же домны требовали более сильного и равномерного дутья, чем древесно-угольные. Прежние воздуходувные мехи стали служить плохо.
Уже одно то обстоятельство, что воздуходувным мехам, как и водяному насосу, нужно прямолинейно-возвратное движение, наводило на мысль поставить двигательный механизм водоотливной машины Ньюкомена к мехам. Так же, впрочем, естественно приходила идея вместо небольших кожаных мехов построить солидную поршневую воздуходувку, применив для новой цели старую техническую форму цилиндра и поршня. Важно, что металлургическая промышленность столкнулась с необходимостью давать сильный и непрерывный поток воздуха в печь. Как только такая задача обнаружилась, тотчас конструкторы и инженеры взялись за ее решение.
Первую попытку сделали англичане. В 1750 году на железоделательных заводах Дерби была установлена поршневая воздуходувка, которая работала через коромысло от парового цилиндра с отдельным котлом, как в паровом насосе Ньюкомена. Воздуходувка давала достаточно воздуха, но дутье производилось с разрывами, а не сплошным потоком. Ведь ньюкоменовский двигательный механизм имел только один рабочий ход и к тому же требовал времени на конденсацию пара. Чтобы получить постоянный поток воздуха, пришлось поставить перед печью дополнительный резервуар, где накапливался некоторый запас воздуха.
Новая установка оказалась такой громоздкой и сложной, что металлурги не последовали примеру Дерби.
Чем больше развивалась промышленность, росли производительные силы, тем чаще то тут, то там возникала потребность в движущей силе для тех или иных нужд предприятия.
Изобретение прядильного, ткацкого станка и других машин-орудий положило в последней трети XVIII века начало промышленному перевороту, дальнейшее развитие которого определил уже механический двигатель.
Казалось бы, что страны, вступившие на путь промышленного развития ранее других, и должны были создать эту машину — двигатель. Однако не там, а именно в России, позднее других стран вступившей на этот путь, сделан был первый шаг к созданию универсального двигателя, с которым всецело связан дальнейший ход промышленного переворота. Это тем более замечательно, что идея универсального двигателя возникла у первого же русского теплотехника, в лице которого русская техника властно заявила о своем существовании.
Факт этот характеризует не только высокий уровень развития некоторых отраслей промышленности в России того времени, но и дает нам представление о самобытном, своеобразном складе и направлении русской научно-технической мысли.
5. Универсальный двигатель
Подобно тому как в произведении искусства сказывается творческая индивидуальность его автора, в любом инженерном сооружении — будь то железнодорожный мост, самолет или паровой двигатель — мы легко можем обнаружить личность творца, его собственный стиль. В равной мере как на произведения искусства, так и на инженерные сооружения накладывает свой отпечаток и национальная принадлежность автора.
Национальный характер не представляет чего-то раз навсегда данного. Он изменяется вместе с условиями жизни, но в каждый данный момент накладывает на физиономию нации свою печать.
Более полувека назад, в январе 1894 года, в речи, посвященной «празднику русской науки» — открытию IX съезда русских естествоиспытателей, — один из мировых представителей русской науки, Климент Аркадьевич Тимирязев, так характеризовал особенности русской науки:
«Едва ли можно сомневаться в том, что русская научная мысль движется наиболее успешно и естественно не в направлении метафизического умозрения, а в направлении, указанном Ньютоном, в направлении точного знания и его приложения к жизни. Лобачевские, Зинины, Ценковские, Бутлеровы, Пироговы, Боткины, Менделеевы, Сеченовы, Столетовы, Ковалевские, Мечниковы — вот те русские люди, — повторяю, после художников слова, — которые в области мысли стяжали русскому имени прочную славу и за пределами отечества…
Не в накоплении бесчисленных цифр метеорологических дневников, — говорил он далее, — а в раскрытии основных законов математического мышления, не в изучении местных фаун и флор, а в раскрытии основных законов истории развития организмов, не в описании ископаемых богатств своей страны, а в раскрытии основных законов химических явлений, — вот в чем главным образом русская наука заявила свою равноправность, а порою и превосходство!»
Если к именам, перечисленным Тимирязевым, прибавить имя самого Тимирязева, имена Остроградского, Ляпунова, Чебышева, Петрова, Лебедева, Жуковского, Чаплыгина, Циолковского, Мичурина, Попова, Чернова, наконец, Павлова и многих других последующих деятелей русской науки и техники, если напомнить о Ломоносове, личность которого Тимирязев и сам называет «как бы пророческой», то станет еще очевиднее, насколько точной и правильной является характеристика русской науки, данная Тимирязевым.
Этот национальный творческий характер русского народа с особенной яркостью сказывается в Ломоносове. В своем знаменитом «Слове о пользе химии» Ломоносов с презрением и негодованием говорит о людях, ограничивающихся опытами, наблюдениями и их описанием, без всяких попыток к обобщениям, к проникновению в законы природы и ее стихий.
«Для чего толь многие учинены опыты в физике и химии? — спрашивает он. — Для чего у толь великих мужей были труды и жизни опасные испытания? Для того только, чтобы, собрав великое множество разных вещей и материй в беспорядочную кучу, глядеть и удивляться их множеству, не размышляя о их расположении и приведении в порядок?»
