КАК ПОЯВИЛСЯ ПАРОХОД

3 ноября 1815 года многотысячная толпа жителей Петербурга собралась на набережной Невы. Люди с интересом наблюдали, как двигалось по реке какое-то странное судно. Внешне оно напоминало деревянную баржу, на которой обычно перевозили дрова. Но одно сооружение на судне сбивало всех с толку.

Никто из собравшихся не мог объяснить, зачем на палубе установлена высокая кирпичная труба, из которой густо валил дым. Если это труба судовой кухни — камбуза, — то почему она такая огромная?

На судне была еще одна особенность: с каждого борта выше палубы поднимались неуклюжие, как у водяной мельницы, колеса. Колеса вращались, и судно двигалось. Да еще как двигалось: довольно быстро и по течению и против течения реки, хотя и не имело парусов.
 

Пароход «Елизавета» направился в морской залив.

Люди были поражены: «Что за диво дивное? Судно движется без парусов и в любом направлении. Вот даже в морской залив направилось. А почему так движется, — неизвестно». ..

Собравшиеся были свидетелями исторического события— выхода в плавание первого в России парохода «Елизавета».

Петербургские газеты на все лады восторгались диковинным судном. А журнал «Сын отечества» поместил полное его описание, из которого мы узнаем, что «Елизавета» «...без течения и ветра идет в час по 10 верст», а для приведения в движение машины (мощностью в 4 лошадиных силы) «. . .было издержано березовых однополенных дров одна сажень, да еще много каменных угольев».

Кстати, все было приспособлено и к тому, чтобы на высокой дымовой трубе, в случае чего, можно было поднять парус...

Так что особенно-то машине не доверяли,
 

Вообще к пару еще не привыкли, хотя люди уже два тысячелетия старались использовать его силу для движения механизмов. Первым попытался это сделать — еще во II веке до нашей эры—Герон Александрийский. История рассказывает, что Герон соорудил механизм «золипил», вращаемый реактивной силой струй пара. Позднее пробовали строить паровые механизмы и другие изобретатели, но им, как и Ге-рону, удавалось создать только забавные игрушки. Надо было немало поработать над этими игрушечными «двигателями», чтобы пустить их в дело. А слабая техника тех времен не давала такой возможности, потому и оставались они бесполезными. Только в начале XVIII века появились первые паровые машины. Эти «огнедействующие» машины сами по себе не приводили в действие заводские установки, а только отливали воду из рудников, шахт, доков или подавали ее к месту обработки руд. Фактически это были не паровые двигатели, а водоподъемные насосы. Основной движущей силой в ту пору были водяные колеса. Вращаясь от тяжести падающей воды, колеса приводили в действие станки, мехи для искусственного дутья воздуха в плавильные печи, кузнечные молоты и другие механизмы; причем все зависело от воды. Есть вода,— заводские установки работают. Нет воды, — они бездействуют, и надо возвращаться к старому способу — вращать колеса лошадьми.

Вот какие машины были в то время, когда Иван Ползунов начинал свою трудовую деятельность на заводе в Екатеринбурге (ныне Свердловск).

Он сумел на девятнадцать лет раньше, чем англичанин Джемс Уатт, выстроить первую в мире действующую заводскую паровую машину, которая «...по воле нашей, что будет потребно исполнять может».

Это была паровая машина с двумя цилиндрами. Пар подавался в цилиндры по трубам от котла, сделанного из медных листов. На цилиндрах имелось специальное устройство, которое направляло пар то в один, то в другой цилиндр, по очереди. И поршни в цилиндрах двигались поочередно; а поршни в свою очередь заставляли действовать коромысло, соединенное с мехами для дутья воздуха в плавильные печи.

Ползунов старался, чтобы все части его машины работали непрерывно, автоматически, чтобы эти части, как он говорил, «сами себя в движении держали».

В 1763 году Ползунов закончил разработку проекта

своей машины и подал его начальнику горного управления — генералу Порошину. Генерал расхвалил проект и сразу отправил его в Петербург на утверждение. Радости Ползунова не было конца. Но эта радость была преждевременна. Впереди его ждали большие неприятности. Проект попал к президенту горной коллегии — Шлаттеру. Скрепя сердце он написал на проекте: «Сей вымысел за новое изобретение почесть должно». Но тут же добавил несколько фраз, из которых можно было понять, что Ползунов, мол, украл чужое изобретение. А в самом проекте Шлаттер сделал такие изменения, которые только ухудшали качество машины.

О замечательном проекте Ползунова доложили императрице Екатерине Второй. И вот царским указом Ползунову было присвоено звание «механикуса» и обещано четыреста рублей премии, а генералу Порошину было приказано немедленно начать постройку.

Как только началась постройка машины, на Ползунова посыпались неожиданности. У Ползунова был свой, до конца продуманный, план постройки. Сначала он хотел сделать опытную модель машины, а после устранения всех недостатков в модели — приступить к постройке самой машины А за это время, которое пошло бы на изготовление модели и ее испытание, Ползунов мечтал подготовить из рабочих опытных строителей. Но козни завистников-иноземцев повернули все дело по-другому.

Ползунову сказали: «Никаких моделей и опытов! Надо строить настоящую машину!» И для работы выделили ему «не знающих, но только одну склонность к тому имеющих» двух мастеровых и еще несколько простых крестьян. А машина требовала долгой и кропотливой работы многих умелых людей. Это была махина высотою в 11 метров. Одни цилиндры имели в высоту около 3 метров. Отдельные части машины весили до 3 тонн.

Чем дальше, тем больше препятствий вырастало перед Ползуновым. Но он с редким мужеством и стойкостью преодолевал их. Он сделал инструменты для изготовления и сборки частей машины. Он создал новые станки для токарных работ. Дело дошло до того, что на постройку машины Ползунов тратил большую часть своего скудного жалованья. А обещанная премия из Петербурга не приходила. Временами на Ползунова находило страшное отчаяние. И только дружеская поддержка простых рабочих прибавляла ему сил.
Они тайком от начальства помогали Ползунову изготовлять части машины. Они заботились о его здоровье.

К концу 1765 года машина была готова. Но начинать ее испытания было нельзя, пока не закончили само воздуходувное устройство. А пока его заканчивали, Ползунов заболел скоротечной чахоткой и умер в мае 1766 года.

Так и не пришлось великому изобретателю увидеть свое детище в действии. Машина заработала через три месяца после смерти Ползунова.

Но иностранным дельцам нужно было, чтобы русское изобретение перестало жить. Машину после первой же незначительной поломки забросили, и больше она не работала.

Двенадцать лет простояла машина в бездействии. Затем вышел приказ управителей заводов: «. . . огнедействующую махину. . . разобрать; находящуюся при оной фабрику разломать и лес употребить на что годен будет». Так закончила свое существование первая в мире паровая машина.

Машина Ползунова.

Великое творение

Ползунова было забыто надолго. Первенство в изобретении такой машины приписали англичанину Уатту.

Как бы там ни было, но благодаря паровой машине суда получили надежное средство для быстрого движения — механический двигатель — и стали называться пароходами.

Немало прошло времени, прежде чем паровая машина обрела себе место на судне. У нее нашлось много противников. Какие нелепые доводы приводили они против установки паровой машины на судах! Они, например, утверждали, что паровая машина будет часто выходить из строя, что для нее потребуется непомерный расход топлива и могут быть пожары. Но жизнь опровергла все эти опасения, и XIX век на море стал «золотым веком» пароходов.

Конечно, и до появления «Елизаветы» было много попыток построить пароход. Еще в 1543 году один хитроумный испанский моряк Бласко де Гарай предложил императору Карлу V построить судно, которое могло бы ходить против ветра без всяких парусов и весел. Император не поверил, но ради любопытства приказал такое судно построить. Через некоторое время моряк объявил, что 200-тонный «Тринидад» готов, и сам император решил посмотреть, что из этой затеи вышло. Чтобы избежать подозрения в сношениях с дьяволом— а инквизиторы шутить не любили,— Гарай наполнил котел «святой водой» из ближайшего монастыря. Вскоре из котла, помещенного где-то посередине судна, повалил через трубу дым, заработали таинственные механизмы, пришли в движение гребные колеса... и «Тринидад» пошел. Все были поражены. Изобретателя щедро наградили, но секрета своего он все-таки не открыл и скрылся. А уже гораздо позднее исследователи доказали, что колеса вращал не пар, а спрятанные в трюме люди.

В 1675 году один досужий изобретатель, Миллер, поставил на палубе судна ветряную мельницу. По замыслу Миллера, она должна была бесконечным тросом приводить в движение гребные колеса судна. Однако из этой затеи ничего не вышло.

Рассказывают об одном богатом чудаке, который устроил на своей яхте огромный кузнечный мех. Этот мех должен был дуть в паруса во время затишья на море и двигать судно вперед. Конечно, оно не сдвинулось с места!

Более удачное судно с механическим двигателем создал в 1736 году изобретатель Гулльс. За кормой этого судна

укреплялось колесо, которое приводилось в движение системой бесконечных ремней, перекинутых через шкивы. А шкивы вращались паровым механизмом. Но и этому судну не пришлось стать первым пароходом: механизм часто выходил из строя и его в конце концов приспособили для добывания железа в ближайшем руднике.

Многие изобретатели пытались установить паровую машину на судно. Самый удачный пароход, правда для плавания по реке, создал американец Роберт Фультон. Жизнь Фультона была весьма интересна. Трудно ответить на вопрос, какая профессия была у Фультона. Он работал механиком и живописцем, часовщиком и строителем дорог, гидротехником и ювелиром. Но с детства он больше всего увлекался механикой. Все дни он занимался тем, что мастерил из железных обломков и кусочков проволоки замысловатые конструкции. А когда это все-таки надоедало, принимался за другое любимое занятие—рисование. Любовь к живописи на время берет верх. И Фультон шестнадцатилетним юношей переселяется из Америки в Англию. В Лондоне он упорно совершенствуется в живописи. Его учитель доволен: перед талантливым учеником открывается блестящий путь к славе художника. Но сам Фультон не чувствует в своих картинах признаков настоящего таланта. Он понимает, что ему не суждено стать выдающимся художником, и круто меняет профессию. Фультон поступает простым рабочим на механический завод. Здесь, в мастерской, среди гудения станков и скрежета слесарных пил, Фультон, наконец, находит свое призвание. Это призвание — изобретательство.

Три года работает Фультон на заводах Англии, внимательно изучает их оборудование, совершенствует различные станки и вносит ценные предложения. Одновременно с этим он изобретает машину для пилки и полировки мрамора, станок для изготовления канатов, станок для пряжи льна и пеньки, разрабатывает новую систему шлюзов и каналов и изобретает подводную лодку. А в 1803 году он строит в Париже первый в мире речной пароход. Машину для его парохода изготовили в Англии. Но, как только ее поставили на судно, деревянное днище не выдержало большой тяжести и продавилось. Фультон перестал заниматься этим пароходом и вернулся на родину.
 

Первый пароход «Клермонт».

Здесь, на реке Гудзон, он построил в 1807 году более удачный, первый настоящий пароход «Клермонт». Этот пароход, длиной около 40 метров, несколько лет плавал между Нью-Йорком и городом Олбани, перевозя грузы и пассажиров. После «Клермонта» и «Елизаветы» речные и морские пароходы стали строить во всех странах.

Конечно, первые машины, устанавливаемые на пароходах, были несовершенны и маломощны.

Самой мощной судовой машиной был тогда паровой двигатель в 20 лошадиных сил. Мощность паровой поршневой машины у современных пароходов достигает 5 000 лошадиных сил.

Что это за лошадиные силы и почему ими измеряют мощность машины? Конечно, никаких лошадей в машине нет. Поршни ее двигает пар. В чем же дело?

Дело в том, что мощность измеряется величиной работы, которая производится в одну секунду. А за единицу работы принимают такую работу, которую выполняют при перемещении одного килограмма на один метр. Ее так и называют килограммометром.

Таким образом, мощность машины можно измерять килограммометрами работы, выполняемой в секунду. Но обычно мощность машины измеряют лошадиными силами.

Как мы уже знаем, первые паровые машины были приспособлены для подъема воды. А раньше такая работа выполнялась лошадьми. При заказе паровых машин требовалось указать, какой работоспособностью или мощностью они должны обладать. Но люди привыкли к лошадям, поэтому при заказе паровой машины указывали, работу скольких лошадей она должна заменить. Потом подсчитали, что крепкая лошадь в среднем производит в секунду работу, соответствующую подъему 75 килограммов на один метр. Такая работоспособность лошади и была принята за единицу при измерении мощности машин. И эту единицу назвали лошадиной силой.

Если говорят, — машина развивает мощность 20 лошадиных сил, — значит, она может производить работу в 1500 килограммометров в секунду.

Сейчас мощная поршневая машина парохода выполняет работу пяти тысяч лошадей. Представьте теперь, что история техники застыла на том времени, когда ворот судна, соединенный с колесами, действительно вращался лошадьми. Трудно себе вообразить судно, на котором работают сразу 5 тысяч лошадей. А сколько еще сена и овса потребуется

для них? Получится не судно, а необыкновенной величины конюшня. Где уж тут брать пассажиров и грузы, когда и лошадей девать некуда!

По мере развития машиностроения удавалось строить машины все большей и большей мощности, без значительного увеличения их размера.

Современная судовая паровая машина большой мощности вместе с котлами и запасом топлива занимает не более четверти длины парохода, а то и меньше. У нее три, а иногда и четыре цилиндра.

Зачем же паровой машине нужно столько цилиндров?

Ведь машины первых пароходов имели всего один цилиндр.

Оказывается, в одноцилиндровой машине нельзя полностью использовать всю энергию пара. Пар покидал эту машину с такой энергией, которой хватило бы еще на большую работу. А для хорошей работы машины надо, чтобы давление пара, уходящего из цилиндра, было как можно меньше. Но для такого пара нужен большой объем цилиндра: ведь пар сильно расширяется. Значит, этот цилиндр должен быть огромных размеров. Вот почему первые судовые машины были мало производительны, громоздки и тяжелы.

У машины три, а то и четыре цилиндра.

Они требовали для своей работы много пара, а значит, и большого расхода топлива. Пароходы того времени напоминали скорее угольные склады, чем грузовые суда. Запас угля на них часто превышал количество грузов, перевозимых в трюмах. С такими машинами судоходство не могло развиваться. Тогда решили применить многоцилиндровые машины, в которых пар расширялся бы по очереди в цилиндрах все большего диаметра, так как каждый цилиндр имел большие размеры, чем предыдущий. После каждого перехода из одного цилиндра в другой пар мог расширяться, отдавая часть своей энергии на движение поршня. Так пар постепенно

терял свою упругость, совершая в каждом цилиндре полезную работу. Такие экономичные машины стали называть машинами двойного или тройного расширения, в зависимости от того, в скольких цилиндрах работает пар.

В машинах тройного расширения самый маленький цилиндр, куда вначале поступает пар, называют цилиндром высокого давления; затем пар переходит в цилиндр среднего давления и, наконец, в самый большой — цилиндр низкого давления.

Но, кроме усовершенствования самой машины, немало пришлось поработать и над устройством котлов, дающих пар.