Как появилась паровая машина

Раньше чем рассказать о том, как научились люди ездить по железной дороге, скажем, как появилась ее предшественница – паровая машина.

Какая же это сила в паре? Всякий из нас видел, как идет пар над самоваром или над кипящим горшком. Если сунуть в него руку, – станет горячо, но никакой силы не чувствуется. Другое дело, если плотно закрыть крышкой горшок и начать кипятить в нем воду. Как только вода закипит, и пару над ней соберется побольше, – ему станет тесно, и он начнет давить на стенки горшка и на крышку. Если крышка лежит не очень крепко, – она подскочит, и лишний пар устремится наружу. Если крышку насадить слишком крепко, – горшок может не выдержать и лопнет от сильного давления пара. Значит, сила пара здесь берется от силы огня: чем пар и кипяток горячее, тем сильнее пар будет давить на стенки сосуда.

Лет триста тому назад итальянец Банки построил что‑то в роде маленькой паровой турбины, заставив вертеться небольшое колесо с лопатками, в которые ударяла струя горячего пара. Однако, первой серьезной попыткой построить паровую машину, которая могла бы делать для людей полезную работу, была построенная в 1690 году Денисом Папином машина, состоявшая из круглого гладкого сосуда (цилиндра), в который плотно входила круглая же крышка, соединенная с поршнем. В другом изобретенном Папином сосуде – паровом котле – нагревалась вода, и пар от него шел к цилиндру по особой трубке. Под поршень напускался пар, затем туда по другой трубе пускали струйку холодной воды, и пар сгущался в капельки. Поршень тогда под давлением наружного воздуха опускался книзу и тянул за собой стержень, соединенный с насосом. Затем снова под поршень пускали свежий пар из котла, и работа шла в прежнем порядке.

Такую же машину построил Томас Севери и приспособил ее к насосу – выкачивать воду. Машины эти, называвшиеся «атмосферными» (потому что действовали они не столько силой пара, сколько силой давления воздуха, или атмосферы), были очень несовершенны. Пара и топлива они требовали много, работали медленно и часто ломались. Немного лучше были появившиеся в средине 18‑го века английские машины Ньюкомена и Коулея. Ставились они чаще всего около угольных шахт для откачивания подземных вод. Надо сказать, что угольные шахты и послужили главнейшей причиной появления паровой машины. Угля для заводов и для выплавки чугуна требовалось все больше и больше, а хороший каменный уголь лежит глубоко под землей. Чтобы до него добраться, – надо рыть глубокие, в сотни метров, шахты‑колодцы. Шахты эти часто заливались водой, и тогда вся работа в них останавливалась. Вот тут‑то и понадобилась новая паровая машина, которая могла бы заменить недостающую силу людей и животных.

Машина Уатта. По‑настоящему паровая машина стала работать лишь после тех улучшений и изобретений, которые сделал в конце 18‑го века, лет полтораста тому назад, англичанин Джемс Уатт.

Родился он в Шотландии, стране соседней с Англией, и еще ребенком проявил любознательность и сметливость. Часто вместо того, чтобы бегать и играть с товарищами, он по целым часам рисовал что‑нибудь на песке да раздумывал над нарисованным.

Когда Уатт был еще юношей, попалась ему как‑то в руки испорченная игрушка, – модель паровой машины Ньюкомена. Уатт быстро сообразил, в чем заключалась поломка, исправил ее и тут же стал задумываться над вопросами: нельзя ли охлаждение пара производить не в самом цилиндре, а в отдельном сосуде? Не лучше ли будет, если заставить сжатый пар действовать на обе стороны поршня, а не на одну, как делалось до него в прежних машинах? Затем, нельзя ли поршень заставить вертеть колесо? Тогда паровую машину можно было бы приспособить к какой угодно работе на любой фабрике.

Уатт придумал еще множество других усовершенствований, благодаря которым его машина стала работать гораздо лучше прежних.

Немало трудностей и неприятностей пришлось испытать молодому изобретателю, да к тому еще небогатому, пока наконец ему не удалось найти людей, которые поверили в его дело и дали ему денег на постройку машины. Лет двадцать работал Уатт над своим детищем, но зато к 1780 году он мог с гордостью сказать, что его машина во много раз превзошла все другие, прежде появившиеся паровые машины.

Первые оценили машину Уатта владельцы угольный копей, которым она облегчила и удешевила откачку воды из копей. Затем машина Уатта быстро нашла себе применение на фабриках и заводах. Раньше заводы чаще всего устраивались около рек, – там, где можно было поставить водяные колеса, приводившие в движение разные заводские станки и машины. Машину Уатта можно было устанавливать где угодно и делать ее какой угодно величины. Работать она может круглый год, – только знай вози уголь и воду.

Машина Уатта сильно помогла росту мировой промышленности. Во всех странах сотнями начали строиться новые промышленные предприятия (фабрики и заводы), многие товары стали дешеветь и сделались более доступными для небогатых людей. Уатт еще при жизни увидел торжество своего дела. Его машина победила не только на суше, – в начале прошлого столетия она дала двигательную силу для парохода, а немного времени спустя стала на колеса и сделалась первым паровозом. Умер Уатт в 1819 году, 83 лет от роду.

Машина Ползунова. Говоря об Уатте, справедливо будет назвать еще и другое, родное нам имя – Ив. Ив. Ползунова, простого механика‑самоучки, вышедшего из крестьян. Жил он в царствование Екатерины второй и занимал скромное место горного механика Барнаульского завода на Урале. Попалась ему как‑то книжка с описанием старой паровой машины Ньюкомена и натолкнула его на мысль придумать машину получше да посильнее. Было это лет за десять до того, как Уатт начал работать над этим же самым вопросом.

Задумать‑то легко, а каково выполнить, – без денег, без поддержки, сидя в глухом углу на краю света! Уатт мог поговорить и посоветоваться со сведущими людьми, выбрать нужный ему материал, собрать денег, – Ползунову же пришлось сколачивать копейку из своего скудного жалованья, просить, подвергаться насмешкам. Все‑таки он справился со всеми препятствиями и построил свою замечательную машину, во многом схожую с машиной Уатта. Машина эта долгое время работала, раздувая мехи у плавильной печи и вызывая удивление окружающих. Дали за нее Ползунову награду, да только поздно: в 1766 году Ползунов умер от чахотки, надорвавшись в работе. Машина его была скоро заброшена и только много лет спустя была найдена вновь, чтобы рассказать нам о Ползунове, – о русском гениальном предшественнике Уатта.