Приключения изобретений

ПО ВОДЕ И ПО ЗЕМЛЕ

Фабрики и дороги

В конце XVIII века в Англии было изобретено несколько машин для изготовления тканей – прядильные и ткацкие станки, машины для очистки хлопка. Некоторые приводились в движение вручную, а некоторые – водяным колесом. То и другое было неудобно.

Когда появилась паровая машина, стали расти прядильные и ткацкие фабрики. Ткани, изготовлявшиеся машинами, были гораздо дешевле, чем ручной работы, а когда они стали дёшевы, то и спрос на них очень вырос. Поэтому фабрик становилось всё больше и больше.

Каждой фабрике нужны были паровая машина и прядильные, ткацкие станки. Поэтому быстро развивалось машиностроение. А для машин нужен металл. Строились металлургические заводы.

Паровые машины и металлургические заводы потребляли много каменного угля. Строились новые шахты, увеличивали добычу угля старые.

Так одно тянуло за собой другое. Если какая-нибудь отрасль промышленности отставала, это отзывалось на всех других.

А в начале XIX века «заболели» все отрасли промышленности сразу. То склады фабрик ломятся от готовых изделий, хотя покупатели их ждут. То не хватает сырья для обработки, и фабрики простаивают. Бывало и так, что у шахт скапливались большие запасы угля, а на фабриках не было угля для котлов паровых машин.

Почему это случилось?

Очень плохи были пути сообщения. Медленно тащили лошади по ухабистым дорогам материалы и топливо на фабрики, а готовые изделия с фабрик. Лошадьми везли грузы до ближайшей судоходной реки. Там товары перегружались на парусные суда, покорные капризам ветра. А потом надо от пристани опять везти груз на лошадях. Сколько погрузок, разгрузок, перегрузок! Как это всё медленно!

Старые пути сообщения тормозили развитие промышленности, создавали перебои в работе фабрик. Машины пришли на фабрики и в шахты, производство товаров увеличилось – необходимы стали и новые, механические способы передвижения по воде и по земле.

Но если паровая машина заставила купцов и владельцев фабрик почувствовать непригодность старых средств перевозки – лошади и паруса, то выход помогла найти та же паровая машина. Ведь она могла приводить в движение не только станки и насосы, но и корабли. Дальновидные изобретатели поняли это даже раньше, чем была построена хорошая паровая машина.

Вот что рассказывали об одном из предшественников Ползунова и Уатта – изобретателе Дени Папене.

Предъявите пропуск!

Папену не удавалось заинтересовать немецких промышленников построенной им паро-атмосферной машиной. Он решил поехать в Лондон. И самое его путешествие должно было доказать, что он сделал изобретение огромной важности.

На последние деньги купил Папен небольшое судно. Он поставил на нём водоподъёмную паровую машину. Падая с высоты, вода должна была приводить в движение гребные колёса.

Всё готово. Остаётся только выполнить формальность – взять пропуск для перевода судна из реки Фульды в реку Везер – и можно отправляться в путь.

Но оказалось, что получение пропуска было пустой формальностью для всякого, только не для Папена. Дни и недели проходили в бесплодных хлопотах.

Что же случилось? Почему Папену не дали пропуска, за которым всякий другой мог зайти по дороге, между другими делами?

Видно, с чиновниками поговорили влиятельные владельцы парусных и гребных судов. Они, узнав о паровом судне Папена, забеспокоились. Если окажется, что эти корабли с машинами быстрее, удобнее гребных и парусных, то всё их имущество может потерять цену.

Потеряв терпение, Папен садится со всем семейством на своё судно и решает отправиться в путь без пропуска.

Называют даже день – 24 сентября 1707 года, – когда двинулось вниз по Фульде невиданное судно. Люди сбегались со всех сторон поглядеть на плавающее чудо. А когда Папен благополучно добрался до реки Везер, то на берег явился сам президент округа и с любопытством расспрашивал, как машина приводит в движение судно.

Но на следующее утро, когда Папен собирался уже отправиться дальше, на корабль явился чиновник. А с ним владельцы судов и толпа каких-то подозрительных оборванцев.

– Будьте любезны предъявить Ваш пропуск, – ехидно попросил чиновник. Он

отлично знал, что пропуска у Папена нет. – Ах вот как? У Вас нет пропуска. Разве Вы не

знаете правил? Я принуждён конфисковать Ваше судно.

– Важный опыт, который может облагодетельствовать человечество, я не мог

откладывать из-за какого-то жалкого пропуска, – отвечал Папен.

– Ну, знаете, Вы совершили большую неосторожность. Теперь Вам и Вашим

домочадцам придётся покинуть судно. Оно Вам больше не принадлежит.

– Я построил его на свои деньги и приплыл на нём сюда из Касселя.

– Это доказывает только, что судно принадлежало Вам прежде. Но по закону всякий

корабль, появляющийся здесь без пропуска, конфискуется.

– Но ведь это грабёж!

– Нет, это закон.

Сколько ни спорил Папен, чиновник был неумолим. И, едва он удалился, нанятые владельцами парусных кораблей люди накинулись на судно, как на лакомую добычу. Пошли в ход топоры, молотки и пилы. Разбили машину, колёса…

Пошли в ход топоры, молотки и пилы…

Через час всё было кончено. Только груды дерева и железа валялись на берегу. Быль или небылица этот рассказ – так и осталось неизвестным. Сохранилось письмо Папена к знаменитому философу и математику Лейбницу. В этом письме он описывал своё судно с паровой машиной. Известно, что Папен просил Лейбница помочь ему получить пропуск. Но действительно ли отправился Папен в путешествие – неясно.

А предание всё же характерно. Оно показывает, какие неожиданные препятствия возникали на пути изобретателя, как часто вовсе не достоинства или недостатки изобретения решали его судьбу, а сопротивление тех, кому изобретение было невыгодно. Мы с этим ещё не раз встретимся.

Впрочем, теперь мы знаем – Папена всё равно ждала неудача. Судно с его машиной могло, пожалуй, ещё спуститься вниз по реке, но он, конечно, не добрался бы до Лондона. Слишком несовершенна ещё была машина Папена. Она не могла двигать судно достаточно быстро и уверенно, вряд ли могла даже вести его вверх по реке, а тем более по морю. Ведь машина Папена была практически неудобна даже для откачки воды из шахт.

Но, казалось бы, когда появилась хорошая паровая машина Уатта, недолго осталось ждать изобретения парохода.

И всё же прошло ещё почти сорок лет, прежде чем первый в мире пассажир парохода заплатил за первый в мире пароходный билет.

Почему так долго ещё пришлось работать над созданием парохода, если подходящий двигатель был уже изобретён? Он первое время был ещё недостаточно надёжен, недостаточно силён, чтобы приводить в движение судно, И ведь не только паровая машина нужна. Надо ещё иметь тот движитель[¹], который паровая машина должна приводить в действие, – надо заменить чем-нибудь вёсла.

[¹ Движителем называют устройство, которое непосредственно приводит в движение машину. Например, в автомобиле двигатель – мотор, а движитель – ведущие колёса. У лодки двигатель – сила мускулов гребца или ветер, а движитель – вёсла или парус.]

Сначала попробовали их ничем не заменять.

Летом 1787 года жители города Филадельфии в Соединённых Штатах Америки были поражены необычайным зрелищем.

По реке Делавер плыла барка. С бортов её торчали два ряда вёсел. Тут не было бы ничего замечательного, если бы в барке сидели гребцы. Но гребцов-то и не было. Вёсла приводила в движение установленная на судне паровая машина.

В сущности, это был самый настоящий пароход, и он проделал даже несколько рейсов по реке. Но изобретение было не очень удачным. Судно двигалось толчками, неравномерно. Когда гребец видит камень, торчащий из воды, или бревно, плывущее ему навстречу, он всегда может поднять весло и опустить его, миновав препятствие. А в барке Джона Фича – так звали изобретателя – вёсла опускались механически. Они были длинными и вечно натыкались на что-нибудь.

На подъём и поворот дюжины больших вёсел нужно было очень много энергии, паровая машина еле справлялась с этой работой, и судно двигалось очень медленно.

Несколько богатых людей дали средства на постройку судна Фича. Но, когда они убедились, что дело не идёт на лад – вёсла ломаются, а пароход еле движется, – то потеряли веру в успех и отказались дальше помогать изобретателю.

Тяжело пришлось Фичу. Казалось, после долгих лет работы удача уже стучится в дверь, первые его пароходы прошли по реке. И вот надо всё бросить, негде взять денег на новые опыты. Фич увидел, что гибнет дело, которому он отдал жизнь. В отчаянии он бросился в воды Делавера и утонул в той самой реке, по которой проплыл его пароход.

Изобретатели плывут дальше

В те же годы, когда Фич работал над своим вёсельным пароходом, американский изобретатель Джемс Рамзей построил пароход с очень сложным движителем. Он поставил на судне паровой насос, который всасывал воду у носа судна и гнал её по трубе к корме. Струя воды выбрасывалась из трубы с большой силой и толкала судно вперёд. Это устройство оказалось очень неудобным. Никто не захотел использовать изобретение.

Рамзей уехал в Англию и там познакомился с другим американцем, в котором пробудил страсть к изобретательству. Звали этого американца Роберт Фультон. По профессии он был живописцем, но с юности увлекался и механикой.

В Лондон Фультон приехал, чтобы совершенствоваться в живописи. Но чем больше работал он, тем вернее убеждался, что дарование его невелико. А оставаться посредственным живописцем он не захотел. Фультон бросил живопись и пошёл работать на механический завод. В это время он и познакомился с Рамзеем.

Идея Рамзея его увлекла. Он понял, что создание надёжного парового судна будет иметь успех – нужда в нём несомненна. Но денег для работы над изобретением у него не было.

Фультон перекочевал во Францию. Это было время наполеоновских войн, и скоро Фультон убедился, что мирным изобретением правительство не заинтересуется. Он решил подождать с осуществлением своей мечты и занялся работой, которая могла иметь военное значение: изобрёл подводную лодку.

Подводная лодка изобретена раньше парохода

Конечно, судно Фультона было совсем не похоже на современные подводные лодки. Оно приводилось в движение обыкновенной лебёдкой, которую вращали вручную несколько матросов.

Нужно сказать, что это была не первая попытка создать подводную лодку. Их пробовали строить и раньше, но без большого успеха. Самое интересное в изобретении Фультона – это способ погружения лодки под воду. В трюм лодки клали груз. Вес груза вместе с весом самой лодки так рассчитывали, чтобы он был только чуть меньше веса воды, которую лодка вытесняла.

Достаточно было впустить в лодку немного воды, чтобы она погрузилась. Выпустишь воду – лодка опять всплывёт. Один насос накачивал воду для погружения, другой её выкачивал, чтобы лодка поднялась на поверхность.

По воде лодка передвигалась при помощи парусов. А называлось судно «Наутилус». Как видите, не Жюль Верн придумал это название.

Назначение «Наутилуса» было такое же, как и теперешних подводных лодок – взрывать неприятельские корабли. И должна была лодка делать это почти тем же способом, что применяется и сейчас: выпуская во вражеский корабль мины.

Но тогда ещё не было торпед – самодвижущихся мин, которые можно выпускать издали. «Наутилусу» надо было подойти под водой почти вплотную к вражескому кораблю. В передней части лодки была укреплена острая короткая пика. Лодка, подойдя под водой к кораблю, должна была всадить пику в его днище и отойти назад. В это время разматывалась проволока, к которой была привязана мина – бочонок пороха с механизмом, вызывавшим взрыв при ударе. Когда лодка отходила, проволока натягивалась, мина ударялась о днище корабля и взрывалась.

В июле 1800 года Фультон закончил постройку подводной лодки, которой на первых порах заинтересовался Наполеон. Испытание было успешным: «Наутилус» пробыл под водой двадцать минут и взорвал специально поставленное для опыта старое судно.

Потом Фультону удалось пройти в своей лодке под водой двадцать пять километров за четыре часа.

Но этими испытаниями дело и кончилось. Несмотря на успех опыта, Наполеон велел прекратить выдачу денег и назвал Фультона вздорным мечтателем.

Вздорным мечтателем Фультон не был, но со своей точки зрения Наполеон прав: такая подводная лодка в морском сражении вряд ли принесла бы пользу. Она двигалась очень медленно, не могла догнать вражеский корабль на ходу, да и воткнуть под водой пику в дно движущегося корабля было нелегко.

Пароход изобретён!

После неудачи с подводной лодкой Фультону, может быть в первый раз в жизни, повезло. Американский посол в Париже Роберт Ливингстон пробовал сам построить в Америке пароход. У него ничего не вышло, но интереса к этому делу он не потерял. Ливингстон, познакомившись с Фультоном, предложил ему вступить в компанию: он даст деньги, а Фультон – свой талант и знания.

Фультон был мужественным человеком. Годы неудач не заставили его отказаться от изобретательской работы. Он продолжал упорно учиться и создавать новые проекты. Страсть к учению, к знаниям отличала его от прежних изобретателей парохода. Те думали, что дойдут до всего своим умом, а Фультон изучал математику, физику, изучал и опыты первых неудачливых изобретателей парохода. Поэтому ему удалось избежать многих ошибок, на которых застряли другие.

Но не всех ошибок он избежал сразу. Построенный им в Париже небольшой пароход сломался и утонул во время бури – оказался недостаточно прочным и не выдержал тяжести большой паровой машины.

Впрочем, может быть, дело обстояло иначе. Ходили по Парижу слухи, что тут не обошлось без злого умысла. Судовщики со времён Папена не стали добродушнее. Они знали про удачные опыты Фультона и могли, испугавшись, потопить пароход. А может быть, тут приложили руку и англичане, с которыми Франция тогда воевала.

Но уже через несколько месяцев – это был 1803 год – Фультон построил новый пароход. Почти все учёные Парижа собрались на набережной Сены посмотреть на первое плавание парохода. Успех был полный. Пароход шёл против течения ровным, хотя и медленным ходом – четыре километра в час.

Паровая машина этого первого удавшегося парохода вращала два колеса с лопастями. Применение колёс вместо вёсел и обеспечило победу Фультона. Интересно, что гребные колёса изобретались несколько раз – и за сто, и за двести лет до Фультона, но распространения не получали. О них забывали и потом изобретали наново. Те колёса вращались вручную, с помощью ворота.

Наполеон, прежде забраковавший подводную лодку Фультона, и слышать не хотел о его новом изобретении. Решили Фультон и Ливингстон поехать в Америку, чтобы там строить пароходы.

Тут надо рассказать об одном приключении, которое пережил Фультон по дороге в Америку. Он заехал в Англию, чтобы заказать Уатту паровую машину для своего будущего американского парохода. И вдруг его приглашают для разговора в одно из английских министерств. Заговорили с ним не о пароходе, а о подводной лодке. И предложили продать все чертежи за очень большую сумму. Но из разговора Фультон понял, что английское правительство вовсе не собирается строить подводные лодки. Оно хотело купить чертежи только для того, чтобы они не попали в руки другому государству, которое сможет использовать подводную лодку против английских кораблей. Попросту говоря, они хотели накрепко запереть в шкаф или даже уничтожить чертежи лодки, связав Фультона обязательством никому другому изобретение не продавать.

Фультон был возмущён и наотрез отказался от предложения. Англичане удивлялись – как это человек отказывается от больших денег.

– Я могу продать изобретение только тому, кто хочет его осуществить. Уничтожить я его не позволю ни за какие деньги, – сказал Фультон.

С тем он и уехал из Англии. Эта попытка купить изобретение, чтобы его спрятать или уничтожить, была, кажется, первой в истории, но далеко не последней.

В Америке Фультон сразу принялся за дело – стал строить новый пароход. Хотя об успешном парижском испытании парохода в Нью-Йорке кое-кто слышал, но всё-таки над его затеей издевались. Как часто такие издевательства губили великие замыслы!

Но Фультон был смел, и благодаря Ливингстону у него были деньги. Он спокойно продолжал работу. Строившийся пароход назывался «Клермонт», а ньюйоркцы окрестили его «Безумный Фультон».

11 августа 1807 года им уже не пришлось смеяться. Пароход Фультона отправился в первое путешествие вверх по реке Гудзон, развив сразу же невиданную для того времени скорость – больше восьми километров в час.

А через несколько дней жители Нью-Йорка читали в газете объявление:

Пароходные рейсы между городами Нью-Йорк и Олбени

Почтенные граждане извещаются о том, что начиная с 25 августа 1807 года пароход «Клермонт» будет совершать регулярные рейсы между городами Нью-Йорк и Олбени. Пароход будет отплывать из названных городов через каждые четыре дня по утрам и прибывать в другой город на следующий день вечером.

Цена проезда до Олбени - шесть долларов.

Роберт Фультон. Ливингстон.

Но мало было дать объявление. Мало было совершить удачно первый рейс, который наблюдала чуть ли не половина жителей Нью-Йорка.

Наблюдать-то наблюдали, но ни у кого не хватило смелости ступить на палубу парохода. В первый рейс Фультону пришлось отправиться без единого пассажира и без всякого груза. Зато на обратном пути пассажир появился. Один фермер решился сесть на пароход и вручил Фультону шесть долларов за проезд.

Эти шесть долларов были первой платой, которую Фультон получил за годы упорного труда. Это была не только плата за проезд, но и первая плата за изобретение парохода.

Кто изобрёл пароходный винт?

От недоверия к новому изобретению скоро и памяти не осталось. Пароход завоёвывал мир. Он уже никого не пугал. За изобретение, над которым недавно смеялись, первыми схватились фабриканты. Пароходы доставляли сырьё, возили готовые изделия. Да и пассажиров было достаточно.

Но скоро оказалось, что колёса не очень удобный движитель, особенно для морских и океанских пароходов. Они ломались в сильную бурю, на военных кораблях их легко разрушали вражеские снаряды, да и скорость колёсных пароходов была невелика.

Стали думать, чем бы можно было заменить колёса.

И вот почти одновременно, около 1835 года, четыре разных человека в четырёх разных странах – в Австрии, Швеции, Франции и в Англии – изобрели одно и то же: корабельный гребной винт.

Изобрели? Ну, не совсем так. Самый-то винт был изобретён на две тысячи лет раньше греческим учёным Архимедом. Он в честь изобретателя так и называется – архимедов винт.

Значит, эти четыре изобретателя первыми догадались применить винт к паровому судну? И это не совсем так. Ещё не существовало пароходов, даже паровой машины, когда знаменитый швейцарский физик Якоб Бернулли писал, что было бы очень удобно приводить в движение корабль мельничными крыльями, опущенными в воду, если бы только изобрести машину, которая будет вращать эти крылья.

На это предложение никто не обратил внимания, потому что паровой машины Уатта ещё не было, а значит, нечем было вращать «мельничные крылья». Но мельничные крылья Бернулли – это и есть винт, который догадались применить для парохода только спустя восемьдесят лет.

Вот и разберись, кто же изобретатель корабельного винта!

Из четырёх изобретателей, предложивших винтовой пароход, больше всего повезло англичанину Смиту. Именно повезло – случай помог ему доказать превосходство винта над гребными колёсами.

Смит построил винтовой пароход, который назвал в честь изобретателя винта «Архимед». Судно шло со скоростью пятнадцати километров в час. Это было для того времени неплохо, но такой скорости достигали и колёсные пароходы.

Во время плавания вокруг Англии произошла авария: судно наскочило на мель, и часть винта отломалась. Смит был в отчаянии. Он думал, что пропал весь его труд и никого он теперь не сможет убедить, что винт намного удобнее колеса.

Кое-как снявшись с мели, решили попробовать, не удастся ли своими силами доползти до ближайшей гавани. Пустили машину. Обломанный винт завертелся, и пароход пошёл. Смит вздохнул с облегчением. Но тут изобретателя подстерегала неожиданность: пароход стал всё прибавлять да прибавлять ход. Он шёл быстрее, чем до аварии – восемнадцать километров в час!

Оказалось, что укороченный винт работает лучше. Так авария усовершенствовала изобретение Смита. Преимущество винта над гребными колёсами было доказано, и стало ясно, в чём был недостаток первых корабельных винтов – лопасти были слишком длинными.

О дальнейших приключениях парохода можно было бы написать ещё много, но скажем о них коротко.

Новые двигатели, новые движители

Совершенствовалась техника, и строители пароходов подхватывали новые идеи. Вскоре после того, как на заводах и электростанциях вместо паровых машин стали пользоваться паровыми турбинами, начали ставить паровые турбины и на большие океанские пароходы. Меньше нужно было брать с собой топлива, увеличивалась скорость.

А потом появился дизель – двигатель внутреннего сгорания, работающий не на угле, а на жидком топливе – нефти. Для дизеля не нужен паровой котёл. Поэтому двигатель занимает гораздо меньше места и весит он втрое меньше паровой турбины. Топлива по весу дизель потребляет тоже в три с половиной раза меньше, чем котлы паровых турбин. А чем меньше весит и занимает места двигатель, чем меньше весит топливо для него, тем больше судно может брать груза. Суда с дизелем – это уже не пароходы: пар тут ни при чём. Их называют теплоходами.

Длина «Клермонта» – парохода Фультона – была около пятидесяти метров. Длина новых океанских гигантов уже почти полкилометра. Они вмещают несколько тысяч пассажиров. Такой восьмиэтажный океанский теплоход – это целый город, со своими газетами, кинотеатрами, радиостанцией, спортивными площадками и зимними садами.

Изобретение Фультона – судно с паровой машиной – продержалось около столетия, немного дольше, чем изобретение Уатта. Вот ещё раз вы видите, что всегда повторяется тот же путь совершенствования техники: вещь или машина изобретается; иногда легко, а чаще с трудом завоёвывает признание; потом много раз совершенствуется; затем окончательно устаревает – уже не может удовлетворить выросшие потребности людей. А за то время, что вещью или машиной пользовались, все области техники шли вперёд. И настаёт момент, когда можно уже не совершенствовать прежнюю машину, а заменить её другой, лучшей.

Так на больших судах паровую машину сменила турбина, потом турбину сменил дизель, а теперь уже есть суда с атомным двигателем.

Менялся не только двигатель, но и движитель. Ушли в прошлое грёбные колёса – их вытеснил винт. А теперь и винту грозит отставка. Он для быстроходных судов не годится. Изобрели подводные крылья, и скорость судов возросла вдвое и втрое.

Вот как получилось: винт с первым самолётом поднялся в воздух, а теперь крылья опустились под воду!

Корабль оснастился крыльями, чтобы путешествие по воде перестало быть самым медленным в сегодняшнем мире способом передвижения.

Но некоторым кораблям возможность долго плавать, не заботясь о топливе, даже важнее скорости. Легко автомобилям, поездам или речным теплоходам, самолётам – они могут брать с собой достаточно бензина, нефти или угля – кому что нужно. Ведь им не приходится долгими неделями и месяцами странствовать вдали от населённых мест, где можно было бы пополнить запасы топлива. А кораблям иной раз приходится.

Поэтому-то, когда появилось топливо, один грамм которого заменяет тонны угля или нефти – атомное топливо, – прежде всего подумали, как бы использовать его для кораблей. Размышляли об этом, конечно, в странах, которые уже построили атомные реакторы, изучили их свойства, их возможности, – у нас и в Соединённых Штатах.

Для каких же судов это особенно важно, каким приходится очень долго быть вдали от берегов – иначе говоря, какие корабли надо в первую очередь оснастить ядерными реакторами?

Американцы не раздумывали долго – надо скорее строить атомные подводные лодки. У нас тоже быстро приняли решение: ледоколы, которые трудятся в Арктике, прокладывая водяные дороги во льдах для мирных судов, плавающих по Северному морскому пути, – вот кому в первую очередь нужно атомное топливо. Ведь им приходится несколько месяцев в году проводить вдали от баз, поэтому и важно освободить их от заботы о пополнении топливом.

Наш ледокол «Ленин» был первым атомным судном в мире. Позже и мы стали строить атомные подводные лодки – приходится, раз они есть у государства, которое не раз грозило войной социалистическим странам.

Много тут было работы конструкторам и учёным. Ведь для наземной атомной электростанции не имеет решающего значения размер сооружения, а на корабле не поставишь большой реактор с его мощной бронёй, защищающей людей от обстрела реактивными частицами.

Сложная задача создания компактных реакторов была у нас решена так удачно, что на ледоколе «Ленин» разместились три атомных реактора! Этот необыкновенный корабль знаменит во всём мире.