Джеймс Уатт. Его жизнь и научно-практическая деятельность

ГЛАВА IX. УАТТ-МЕХАНИК

Напрасно старались корнуэльские медные рудокопы бороться с прибывающей водой при помощи старых огневых машин. Несмотря на многие важные улучшения, сделанные в них в последние годы Смитоном и другими, они оказались совершенно неспособными поднимать воду на требуемую высоту. А между тем эти усилия стоили больших жертв. Было немало компаний, всадивших в эту борьбу с водою кто 10, кто 15, а то и 28, и 35 тысяч фунтов, и все напрасно, – вода прибывала да прибывала. Перед капиталистами, еще не успевшими разориться, открывалась роковая необходимость или прекращать свои дела, махнув рукой на все потраченные деньги, или же прибегнуть к содействию уаттовской паровой машины. Большая часть их так и сделала. Вслед за выпуском с “Зоо” в 1775 году двух-трех первых удачных машин корнуэльские медные заводчики повели против Болтона и Уатта настоящую атаку, и им пришлось избрать Корнуэл на несколько лет главным полем своей деятельности.

Вот почему в годы, следовавшие за 1775 годом, Уатт проводил большую часть своего времени не в соседстве с “Зоо”, в своем скромном домике “Гарперс Гиле”, куда он тогда перевез из Шотландии свою семью и где думал было повести спокойную и тихую жизнь изобретателя, мыслителя и философа, – а в негостеприимном и далеком Корнуэле, где у него не было ни времени, ни покоя, ни обстановки для тихой жизни, но где он, тем не менее, сделал очень много. Взявшись раз за дело, отказываться от выпавших на его долю обязанностей Уатт уже не считал возможным. У его компаньона, кроме паровых машин, на руках было множество других дел, тогда как Уатт чувствовал себя ответственным только за одно это дело, но зато и брал на себя самую тяжелую часть его. А с другой стороны, едва ли и можно было поступить иначе: присутствие Болтона на заводе для машинного дела было несравненно важнее, чем присутствие Уатта; а между тем там, на месте, в рудниках, было в высшей степени важно иметь человека, который владел бы тайнами нового механизма в совершенстве и мог бы на первых же порах показать его работу в “настоящем” свете. Словом, хочешь не хочешь, машину нужно было представлять и показывать; только тогда можно было рассчитывать на необходимое число заказов. И Уатт не мог отказываться делать все это, раз он искал коммерческого успеха своему изобретению. Никто, кроме него, не мог этого делать, потому что тех замечательных помощников и мастеров, которые позднее выработались в “Зоо”, тогда еще не было. Бедному изобретателю опять приходилось запрячься в ненавистный деловой хомут и нести его, пока хватит сил.

А между тем его физические силы далеко не отвечали требованиям его положения. Его обязанности были слишком многочисленны и разнообразны. Нужно было метаться от одного рудника к другому, со дна глубоких шахт спешить на поверхность земли и обратно; от счетных книг и письменного стола – в собрание директоров и пайщиков медных компаний. В одном месте у него строилась новая машина, в другом – переделывалась старая; туда его звали потому, что пар работал слишком быстро и шумно, а сюда – потому что тихо. “Подчас, – писал он, – мне кажется, что мое тело скоро разорвут на куски и разошлют во все 12 колен Израиля”. Ни опытных механиков-рабочих, ни надежных конторщиков, кругом невежественный и полный всяких предрассудков народ. Со всеми нужно бороться, везде быть готовым дать отпор, не испортив в то же время и дела. Такая жизнь была сверх сил Уатта. Иногда, доведенный до изнеможения и отчаяния, он писал Болтону: “Приезжайте сюда сами и уладьте все! Душевный покой и избавление от Корнуэла, – вот моя постоянная молитва”. Большею частью это случалось, когда ему предстояло заключение каких-нибудь важных новых торговых договоров или нужно было настоять на исполнении старых, от которых корнуэлцы хотели отделаться. Уатт горячился, негодовал, беспрестанно грубил, а цели своей не достигал. Тогда являлся всегда веселый, улыбающийся и вежливый Болтон и в два-три дня улаживал все – приводил хозяев в покорность, ублаготворял рудокопов, успокаивал самого Уатга и убеждал остаться на своем посту еще несколько месяцев и затем поспешно уезжал в Бирмингем, Лондон, на континент или еще куда-нибудь по крайне важным и спешным делам.

Такой непривлекательной, неприютной местности, какая окружала Редрут в Корнуэле, где Уатт провел несколько лет кряду, трудно себе представить: на многие мили вокруг земля была изрыта искателями олова и меди; все наземные строения, в беспорядке разбросанные между безобразными грудами мусора, походили скорее на временные шалаши после землетрясения, чем на жилища людей. Никакой зелени во всем околотке, как будто все вымерло или выгорело по какому-то демонскому наваждению и над всею страною тяготело вечное проклятие; “как будто сам дьявол, – по выражению одного романиста, описывавшего эту часть Англии, – прошел по этому месту своими огненными копытами и загреб свои следы гигантскими граблями”. В довершение всего население очень негостеприимное и грубое (по отзывам Уатта по крайней мере, которые, конечно, могли быть и личного характера), способное, как он выражался, “есть сало, предназначенное для машины…” Не мудрено, что при такой обстановке настроение духа изобретателя было вовсе не блестящее.

Нечего и говорить, что настоящие достоинства машины в Корнуэле мало кто понимал. “Теперь, – пишет Уатт после установки первой машины, – быстротой, величиной и ужасным стуком машины все довольны. Раз я было хотел отсечь пар, чтобы она не так стучала при каждом ходе, но мастер, по-видимому, не может спокойно спать без этого адского грохота, так что я предоставил это дело усмотрению машиниста. Невеждам ведь шум внушает идею силы, а скромность в машине им так же мало понятна, как и в людях”.

Но еще труднее было бороться с предрассудками рабочих. Сначала они упорно утверждали, что такой машиной нельзя откачивать столько воды и с такой глубины. Но вода убывает с каждым часом, и наконец рудник сух, работа возобновляется. Тогда появляются какие-то темные слухи, брожение умов против самой новой машины и самого ее изобретателя; начинают говорить, что она скоро отнимет у всех них работу и пустит их по миру. Против Уатта составляются даже петиции, собираются тысячи подписей и посылаются в парламент (конечно, они не имеют никакого действия)… Какая бессмыслица, заметит читатель, какое невежество! Да, так же думал и Уатт и, конечно, страдал. А между тем нам, смотрящим на дело через 100 лет, ясно видно, что инстинкт рабочего человека был вовсе не так бессмыслен, как кажется с первого взгляда. Конечно, относительно немедленных причин и последствий введения парового насоса в Корнуэле все эти слухи и опасения не имели никакого основания: Уаттова машина своим появлением спасла от безработицы не одну тысячу рудокопов, предупредила закрытие не одного десятка рудников, затопленных водой. Но что было дальше?.. Каковы бы ни были последствия введения пара в нашу промышленность в других отношениях – и между ними немало очень полезных, – но несомненно, что паром открылся век крупного фабричного производства, век победы машинного труда над ручным, век подчинения живого человеческого труда орудию, заводу, фабрике, а следовательно, и фабриканту. Явилась новая сила – пар, и подчиненный человек почуял, что от него потребуются новые жертвы. Виноват ли он, что чувство самосохранения, пробудившееся сознание (еще глухое) своего человеческого достоинства возмутилось в нем против новой насильственной жертвы и заставило враждовать… с машиной?

Но и этого было мало. Как только стало ясно, что, несмотря на все эти препятствия, новая машина одержит верх, на нее началась настоящая облава: явились десятки изобретателей и механиков, которые все брались строить для заводчиков за полцены “их собственные” машины, в действительности же лишь старались неумело подражать Уатту. Чуть не всякий, кто когда-нибудь работал в “Зоо” и знал хоть что-нибудь о машине, брался строить ее. С другой стороны, среди денежных людей было немало таких, которые были готовы воспользоваться случаем и нажить барыши, не делясь с изобретателем; иные даже сами искали случая проникнуть в секреты “Зоо”, подсылая своих людей в соседние кабаки выведывать за кружкою пива от болтоновских рабочих, что и как у них делается, а потом пользовались добытыми сведениями и строили свои машины домашними средствами.

Сначала и Уатт, и Болтон старались не обращать внимания на эти хищнические попытки, рассчитывая, что они умрут своей естественной смертью, но вскоре им пришлось задуматься. В том же Корнуэле, по соседству с их собственными машинами, появились другие, построенные неизвестно кем и притом работавшие из рук вон плохо: вследствие неверных размеров они то вдруг ускоряли ход, то совсем останавливались или работали только с самым ничтожным давлением, сжигая неимоверные количества угля. Наконец было немало и таких, которые разрывали свои котлы и ломали свой механизм вдребезги. Понятно, что такое соседство портило репутацию паровой машины во всей округе и, кроме того, давало клиентам их, владельцам рудников, предлог отказываться от уплаты премии за пользование привилегией. От этого уже было не отмолчаться; приходилось судиться, учинять розыск и доказывать, что, конечно, было не только совершенно ненавистно бедному идеалисту Уатту, но и стоило очень больших расходов: в течение только четырех лет на процессы и адвокатов было израсходовано до 60 тысяч рублей. Таких процессов было много; изо всех них Уатт, конечно, вышел победителем, но чего ему это стоило?

Ко всему этому нужно прибавить постоянные денежные затруднения. Дело в том, что уже в 1780 году Уатт пишет, что по их книгам “Корнуэл съедает все их барыши, все, что получалось с других мест, да еще частицу их собственных денег”. И даже в 1783 году он жалуется: “Мы переделали все машины в Корнуэле, кроме одной, а также немало и в других частях Англии, однако богатства все-таки не текут к нам, как можно бы было подумать, глядя со стороны. Расходы по ведению дела неизбежно громадны и до сих пор поглощали почти все наши барыши, но мы надеемся при постоянном внимании и увеличении числа наших машин скоро поправить свои дела”.

Условия, на которых они устанавливали свои машины в рудниках, состояли в том, что сверх стоимости самой машины владельцы рудников должны были платить им по третям или по полугодиям, в виде премии за пользование их привилегией, третью часть стоимости того угля, который сберегала им новая машина сравнительно со старой. Это сбережение было вычислено опытным путем и составляло определенную сумму на каждый день и час работы машины, даже на каждый ход поршня. Поэтому для правильного расчета с каждым заводчиком приходилось вести точный счет числу ходов, сделанных машиной, – из-за этого счета всегда и происходили разногласия, потому что хозяева никак не могли примириться с премией и пускались на всякие ухищрения и даже обман, чтобы только избежать уплат. Из-за этого не раз приходилось Уатту прибегать к суду. Наконец он придумал особый автоматический счетчик, показывавший безошибочно число сделанных ходов, и ставил его на каждой машине. Несмотря на все это, по словам изобретателя, у них пропало за хозяевами немало денег.

Как бы то ни было, но к 1783 году дела пошли, даже судя по мрачным отчетам Уатта, гораздо лучше; теперь уже не “все”, а “почти все” барыши поглощались расходами, и они “уже могли надеяться”, и так далее. Очевидно, пора финансовых затруднений заканчивалась и приближался период жатвы, который и продолжался в течение последних 15 лет ХVIII столетия, когда паровая машина не только возвратила Болтону и Уатту все их затраты и потери, но и давала очень приличный чистый доход.

В 1800 году истек срок привилегии на паровую машину, а вместе с нею прекращалось и их товарищество. Взявшись за это дело еще сравнительно молодыми людьми, оба они были теперь уже стариками и решили передать дела по заводу своим детям: Матвею Болтону и молодым Уаттам, Джеймсу и Грегори, между которыми и было заключено товарищество, а старики, еще слишком бодрые для того, чтобы совершенно удалиться от дел на покой, посвятили остаток своих дней тому, что их интересовало: Болтон – монетному двору, а Уатт – копированию статуй, бюстов и тому подобному при помощи своей новой машины, а также путешествиям. Грегори Уатт, подававший столько надежд, к великому огорчению отца, умер в 1804 году, а компания молодых Уатта и Болтона продолжала существовать вплоть до смерти первого в 1848 году.

Необходимо заметить, что по истечении срока патента производство паровых машин в “Зоо” начало приносить не меньшие, а гораздо большие барыши. В стране, конечно, появилось много новых механических заводов, и цена машин уменьшилась, но зато предсказания старика Болтона сбылись с замечательною точностью: образцовый завод “Зоо” с его избранным персоналом сравнительно хорошо оплачиваемых рабочих и с лучшими машинами еще долго не находил себе ни одного достойного соперника и при свободной конкуренции мог извлекать из производства паровых двигателей большие барыши, чем при исключительном покровительстве закона. Производство при этом, конечно, сильно разрослось.

Разумеется, в 1800 году паровая машина была уже совсем не тем механизмом, каким она была патентована в 1769 году. С тех пор улучшения следовали за улучшениями, механизм во многом изменился, а способы приложения его расширились. Особенно много дополнений к ней было сделано Уаттом между 1775 и 1785 годами. В это десятилетие его талант вместе с сорокалетним возрастом достиг полной зрелости и выразился с такой замечательной энергией и настойчивостью, как никогда прежде. Несмотря на то, что это был самый трудовой период его жизни в Корнуэле, изобретения одно важнее и оригинальнее другого рождались в его голове как бы наперекор всем окружающим обстоятельствам и внешним условиям.

За это время им было взято пять различных привилегий и сделано несколько важных изобретений, которые он часто совсем не считал нужным патентовать. Из этих пяти привилегий некоторые совершенно новые, а другие взяты на прежде сделанные изобретения во избежание присвоения их кем-нибудь другим. “Тогда, – писал Уатт, – настали такие времена, что люди могли, по-видимому, читать в голове изобретателя мысли, которых он еще не успел и высказать”.

1) уже с самого начала своих работ над паровой машиной он обратил внимание на то обстоятельство, что в будущем она должна служить источником не только прямолинейного, но и кругового движения. Первая мысль построить коловратную машину или паровое колесо явилась у него еще в 1766 году при самом начале его опытов в “Кинниле”. Впрочем, тогдашние его опыты ни к чему не привели и, быть может, даже замедляли успех его работ над прямолинейной машиной – его внимание раздваивалось. Один из таких механизмов был даже включен в патент 1769 года. Но когда прямолинейная машина была окончательно создана в “Зоо” и начала находить употребление в рудниках, в копях, на пивоваренных и других заводах, явился спрос на приложение пара к другим родам движения в иных производствах, например, мукомольном, которое давно уже нуждалось в таком двигателе, который не зависел бы от перемен погоды, времени года, животной силы и тому подобных изменчивых условий.

После нескольких попыток выработать паровое колесо, то есть особую коловратную паровую машину без холодильника, Уатт пришел к заключению, что прямолинейное движение гораздо легче превратить в круговое, чем строить для этого последнего особый механизм.

Результатом этой мысли явились пять различных способов превращения прямолинейного движения в круговое, описанных в его второй привилегии 1781 года, относящейся к паровой машине.

2) В 1782 году последовала третья привилегия под общим названием – “Некоторые усовершенствования в паровых или огневых машинах для поднятия воды и других механических целей”. В действительности в этот патент входят пять совершенно независимых усовершенствований, сделанных в разное время с тех пор, как Уатт начал работать над паровой машиной.

Это было, во-первых, употребление пара с расширением, отсекавшегося прежде наполнения им всего цилиндра. Первая мысль об этом явилась у Уатта еще в 1767 году. Он тогда же еще нашел, что при отсекании пара, то есть при закрывании клапана паровой трубы от паровика к цилиндру на четверти хода поршня, получается действие, равное более чем от двойного количества пара, если он наполняет вдвое меньший цилиндр. Такова сила упругости пара; расширяясь и разрежаясь, он продолжает давить на поршень и двигать его. Уатт нашел, что, давая таким образом пару расширяться, можно чувствительно экономить топливо.

Во-вторых, в той же привилегии описана машина двойного действия с двумя впусками пара по обе стороны поршня, или с двойным цилиндром, как называл ее сам автор. Это тот самый принцип, который пришел ему в голову в первые дни после изобретения самой паровой машины с отдельным конденсатором. Благодаря этому принципу его машина перестала быть наполовину воздушной и сделалась вполне паровой. Пар в ней действует не на одну, а на обе стороны поршня и таким образом устраняет действие на него атмосферного давления. При том же самом механизме, тех же тратах и в то же время такая машина делает вдвое большую работу, чем одиночная, причем не зависит от сбережения топлива вследствие отсекания пара.

В-третьих, двойная или компаунд-машина, состоящая из двух или более отдельных машин, цилиндры которых, как и конденсаторы, соединены между собою таким образом, что пар, употреблявшийся для давления на поршень одной, может действовать, расширяясь, на поршень другой, и так далее, причем поршни обеих машин могут действовать или совместно, или попеременно.

3) В 1/77 году заводчик Вилькинсон обратился к Уатту с вопросом, не может ли он применить своей паровой машины к движению молота в 15 центнеров, который делал бы 30–40 ударов в минуту. Опыты были начаты тогда же, сначала с молотом в 60 фунтов, но так как Уатту тогда приходилось проводить почти все время в Корнуэле, то это дело было оставлено и не возобновлялось вплоть до конца 1782 года. Зато в этом году были получены замечательные результаты. Сам всем недовольный Уатт писал Болтону:

“Ну, такой вещи, кажется, еще никто никогда не мог сделать!”

После долгих опытов он сумел устроить молот в 7,5-10 центнеров, делавший до 300 ударов в минуту (для практических целей 100 ударов вполне достаточно). Это был первый паровой молот, привилегия на который была взята в 1784 году. По своей практической важности она уступает разве только самой первой 1769 года. Дело в том, что, кроме главного изобретения – молота, в ней заключается целый ряд других мелких, из которых каждое сделало бы честь любому механику.

Самое важное из них, конечно, – параллелограмм Уатта, служащий для сообщения поршневым стержням всегда прямолинейного и вертикального движения без помощи цепей и зубчатых секторов на концах коромысла, как это делалось прежде. Над объяснением действия этого механизма работало много ученых, а на практике он и до сих пор составляет обязательную часть коромысла, – там, где последний употребляется. Сам Уатт писал своему сыну впоследствии: “Хотя я и не гоняюсь за славой, но параллелограммом горжусь больше, чем каким-нибудь другим механическим изобретением”.

Из других второстепенных нововведений, относящихся к паровому молоту, упомянем только важнейшие, все их описывать было бы совершенно невозможно.

Клапан, дающий возможность машине самой регулировать равномерный приток пара, а через это достигать и равномерной скорости. Он находится в связи с центробежным регулятором, который до сих пор остается почти в том же виде, в каком вышел из рук Уатта 100 лет тому назад. До какой точности доходит действие этого механизма, показывает следующий курьез: на одной бумагопрядильне в Манчестере несколько лет тому назад главная машина, приводившая в движение всю огромную фабрику, двигала вместо пружины или гири стенные часы, и время этих часов совершенно совпадало с другими обыкновенными часами, с маятником, – до того равномерно было движение.

Манометр, показывающий давление пара в паровике.

Манометр для измерения давления в конденсаторе.

Манометр для показания давления пара в цилиндре в различные моменты хода поршня. Здесь же был описан и счетчик для учета числа ходов поршня, о котором уже говорилось прежде.

4) В 1785 году Уаттом было предложено нововведение в фабричной практике, которое, к сожалению, до сих пор еще ожидает своего полного осуществления. Это – бездымный очаг для заводских целей. Дым в нем перед выходом в трубу пропускался через слой раскаленного, уже прогоревшего, кокса. При этом мельчайшие частицы угля, образующие дым, накаливались и сгорали, сберегая таким образом некоторую часть топлива.

5) К этому же десятилетию, и даже к началу его, относится его изобретение, не имевшее ничего общего с паровой машиной, но, тем не менее, оказавшееся в высшей степени полезным в торговой практике. Это конторский копировальный пресс: для писем, рукописей и тому подобного, без которого не обходится теперь ни одна торговая контора.

Вот главные изобретения Джеймса Уатта, с которыми навсегда будет связано его имя. Но кроме того им же в разное время были устроены многие полезные механизмы и приспособления, которые в свое время также имели значение, хотя теперь совершенно забыты. Такова, например, арифметическая счетная машина, на которую изобретатель, кажется, потратил довольно много времени и которая все-таки никогда не имела никакого практического приложения.

Наконец последним и больше всего занимавшим его в дни старости изобретением была машина для копирования скульптурных произведений, или, как он называл ее, эйдограф. Не будучи художником и не претендуя когда-нибудь выучиться какому-нибудь художеству, он придумал механическое приспособление, позволявшее копировать самые причудливые формы, барельефы, медальоны, статуи, бюсты, сосуды и множество других вещей, – с математической точностью. Начата эта машина была еще в конце прошлого столетия, но окончательно закончена и усовершенствована им только за несколько лет до смерти. Мастерская в его доме возле Бирмингема, где он жил последние годы, была полна копий с разных знаменитых оригиналов бюстов, статуэток и тому подобного. Старику доставляло особенное удовольствие раздавать эти красивые вещицы из мрамора и других материалов своим друзьям и знакомым, приговаривая: “А это возьмите на память от молодого художника”. Впоследствии эта машина нашла себе множество промышленных приложений, далеко не всегда такого благородного характера.

Оглядываясь назад на весь этот период времени, обнимаемый главной частью этих изобретений, можно подумать, что автор их только и делал, что обдумывал, пробовал, разрабатывал и строил все эти приспособления, механизмы и машины. На самом же деле ничего не может быть ошибочнее такого предположения: все эти новые мысли и улучшения обдумывались и вырабатывались между делом, попутно. Большая часть их падала на десятилетие 1775–1785 годов, когда Уатт был буквально завален обязательным делом по установке и переделке паровых насосов в Корнуэлских рудниках. Горы деловой переписки, которую ему приходилось вести, одни могли поглотить все время этого очень деятельного человека. И тем не менее, он продолжал изобретать именно тогда настойчивее, чем когда-нибудь, используя любую минуту для составления описаний, привилегий и чертежей, которые, кстати сказать, он делал всегда сам и самым тщательным образом, – более аккуратного и точного чертежника трудно было найти в то время.

Мало того, творческий процесс в его мозгу, очевидно, сопровождался настоящими родовыми муками. Никогда во всю свою жизнь не страдал он так много от головных болей, как в это время; никогда он не изобретал с большими страданиями и едва ли когда-нибудь он отдавался такому полному отчаянию, как в эти дни. Снова и снова давал он себе зарок ничего больше не изобретать, не затевать новых проектов, не делать новых опытов и, по словам его сына, целыми часами сидел у стола, опустив голову на руки и не произнося ни одного слова. Но проходило несколько дней, и он опять забывался в творческом потоке своих мыслей, опять работал в том же направлении и в результате дарил миру важные новые открытия. Его творчество шло не только помимо сознания, но и наперекор воле. До чего он мало сознавал, что в нем происходит, показывают его настойчивые и, несомненно, совершенно искренние жалобы на утрату творческих способностей, какими он обладал прежде, на тупость, подавленность, упадок сил и приближающуюся старость, когда ему еще не было и пятидесяти лет. И все это в период самой усиленной творческой деятельности и торжества его внутренней силы над неблагоприятными внешними условиями.