Приключения изобретений

БОРЬБА ЗА ДЕШЁВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Долой котёл и топку!

Паровая машина сдалась турбине без боя. Где ей было тягаться – и мощь не та, и прожорлива.

Но это было уже в конце XIX века – тогда в промышленно развитых странах появились большие заводы, которым нужно было много энергии. Им понадобились мощные электростанции с паровыми турбинами.

А немного раньше паровой машине пришлось выдержать другое сражение и тоже отступить с большим уроном.

Дело в том, что паровой машиной были недовольны не только крупные потребители энергии – владельцы заводов и фабрик. Мощных заводов в то время было ещё гораздо меньше, чем небольших мастерских. Именно в них тогда изготовлялась большая часть вещей, нужных людям, да и многие машины, приборы. Таких мастерских было много тысяч в каждой европейской стране. Пока их не выручил электрический ток, трудно было мастерским добывать энергию для нескольких станков, составлявших всё их оборудование. Ведь паровая машина, вдобавок ко всем неудобствам, громоздка, требует отдельного помещения да ещё склада для топлива. Ну, а совсем маленьким мастерским, с двумя-тремя станками, и вовсе не годилась паровая машина – слишком дорого обходилась бы энергия.

Многие изобретатели задумывались, как бы создать двигатель не очень мощный, но зато небольшой, удобный для мастерских.

Для того чтобы уменьшить размер двигателя, нужно было прежде всего освободить его от котла и топки. Но, значит, и от пара? Да! От паровой машины надо оставить только цилиндр с поршнем. Поднимать поршень нужно не паром, а другой силой, добыть которую можно было бы проще, чем пар, – без кипячения воды.

Это пробовал сделать ещё Дени Папен в XVIII веке. Помните его попытку поднимать поршень взрывом пороха в цилиндре? Сжигание топлива (пороха) происходит в самом цилиндре. Значит, изобретённая Папеном машина – это двигатель внутреннего сгорания.

Да и Папен ли первый это придумал? В такой форме – первый. Но вспомните пушку – она ведь уже существовала в то время. Ствол орудия – это цилиндр. А ядро или снаряд, который выталкивается взрывом пороха, – это тот же поршень, только он не возвращается обратно в цилиндр, а улетает в пространство.

Пороховая машина Папена оказалась непрактичной. Он от неё отказался и решил для подъёма поршня использовать пар.

Но вот что интересно: за триста лет до Папена великий итальянский художник Леонардо да Винчи предложил построить пушку, ядро которой выбрасывается из ствола… силой пара!

Видите, какие неожиданности встречаются в истории технических идей. Леонардо, когда уже существовали пороховые пушки, был потрясён открывшейся ему мощью пара, в то время ещё неведомой миру. Он писал про свою пушку: «Когда видишь силу этой машины и слышишь шум, производимый паром, можно подумать, что присутствуешь при чуде». Леонардо предлагал построить и паровую машину для сверления металла, и многие другие. Иначе говоря, он понял, какую огромную роль должна сыграть сила пара в будущем, но не мог на уровне техники XV века правильно определить, как лучше всего эту силу использовать.

А Папен, зная мощь пороховых газов, выбрасывающих снаряд из пушки, думал использовать эту силу для создания двигателя и только после неудачи напал на мысль о паре.

В другой главе вы прочтёте, что через два века после Папена снова возникла мысль об использовании пороха как двигателя. На этот раз для космических ракет.

Но вернёмся к двигателям внутреннего сгорания. Для того чтобы создать их, изобретателям предстояло решить, какое топливо, сгорая в самом цилиндре, даст достаточно расширяющихся газов, чтобы приводить в движение поршень. Порох не годится, пар хорошо работает, только если производить его не в цилиндре, а в отдельном котле – это доказали изобретатели XVIII века.

Но подходящее топливо уже было. Французский инженер Филипп Лебон сделал в конце XVIII века интересное открытие. Он как-то грел в сосуде древесные опилки и заметил, что они выделяют газ. Когда он поднёс к сосуду огонь, газ вспыхнул. Тогда Лебон продолжил опыт, стал прогревать без доступа воздуха каменный уголь. Оказалось, что он тоже выделяет горючий газ.

Это открытие положило начало производству светильного газа. В 1801 году впервые большой дом в Париже был освещён газовыми светильниками. Вот как давно это было – когда только родилась на свет паровая машина. Никому тогда не могло прийти в голову, что газовые светильники грозят гибелью только что начавшей набирать силы и завоёвывать мир паровой машине.

Но до этого ещё было далеко. Правда, уже Лебон высказал предположение, что горючий газ может приводить в движение машины. Однако это было только постановкой задачи, а техническое решение её найти было нелегко. Многие изобретатели в начале XIX века пытались построить газовый двигатель, но успеха никто не достиг.

Изобрёл газовый двигатель в конце концов… бывший официант парижского ресторана. Нет, не случай привёл Жака Ленуара к важному изобретению, а страстный интерес к технике, упорная работа. Он знал, что способности к механике у него есть, и сумел по-своему построить жизненный путь.

В ресторан, где он служил, заходило много кустарей, владельцев мастерских. Их разговоры о машинах, о ремёслах, к которым жадно прислушивался Ленуар, были гораздо интереснее забот о котлетах. Он решил бросить службу в ресторане и поступил в одну из мастерских. Хозяин был им очень доволен – Ленуар внёс много усовершенствований в работу мастерской, покрывавшей различные изделия эмалью. Но Ленуара эта работа не очень интересовала. Он хотел заниматься механикой, а не эмалевыми красками.

Накопил Ленуар немного денег и открыл свою механическую мастерскую. Вот тут-то он и почувствовал, как нужен мелким мастерским небольшой двигатель. И стал думать, как его создать. Он сразу решил: надо использовать открытие Лебона – попробовать изобрести двигатель не паровой, а газовый.

Знаний у Ленуара было немного, но он был человеком талантливым и увлечённым своим делом. Работать Ленуар начал очень толково и планомерно. Прежде всего он изучил патенты, которые были взяты на так и не осуществлённые газовые двигатели. Принцип работы всех предложенных изобретателями двигателей был примерно одинаков: в цилиндре производился взрыв светильного газа, толкавший вверх поршень, а опускался поршень силой атмосферного давления. Разобравшись в идеях своих предшественников, Ленуар понял, чего не хватало двигателям: надёжного способа воспламенять газ в цилиндре.

Он изобрёл электрический прибор, дававший искру для зажигания смеси светильного газа с воздухом (теперь такой прибор называется магнето). Смесь газа с воздухом засасывалась в цилиндр движением поршня. Поджигалась горючая смесь электрической искрой, и взрыв подбрасывал вверх поршень.

Ленуар добился своего – с помощью компаньона, хорошего механика, он в 1860 году начал строить свои двигатели. Парижские мастерские – да и не только парижские – брали их нарасхват. Увы, скоро в двигателе разочаровались – он работал довольно исправно, но поглощал втрое больше газа, чем обещал изобретатель, и требовал огромного количества смазки. А всё-таки лучшего не было. Владельцы мастерских хотя и ворчали, но продолжали пользоваться машиной Ленуара. Несмотря на все недостатки, этот первый двигатель внутреннего сгорания, названный так потому, что топливо (газ) сгорает внутри цилиндра, был для небольших мастерских удобнее паровой машины.

Усовершенствовать свой двигатель Ленуар не мог главным образом потому, что у него не хватало теоретических знаний.

Четыре такта

Вот странная судьба двигателей внутреннего сгорания: первый изобрёл бывший официант, техник-самоучка, а второй, значительно лучший, – конторщик, который вовсе и не думал заниматься техникой, пока не познакомился случайно с двигателем Ленуара. Он увидел, как двигатель полезен и сколько у него недостатков, которые, вероятно, можно устранить. Мысли об этих недостатках не давали покоя Никола Отто – так звали немецкого конторщика, увлёкшегося газовым двигателем. Отто отказался от задуманной женитьбы, бросил службу и в тридцать лет засел за учение и опыты. Он не был механиком, не смог бы сам построить машину, но зато умел определить задачу: сообразить, что нужно изменить в двигателе. Пошёл Отто в мастерскую и заказал двигатель, похожий на ленуаровский, но с некоторыми придуманными им усовершенствованиями.

В двигателе Ленуара горючая смесь поджигалась, когда поршень был примерно посередине цилиндра. Отто совершенно правильно нашёл, что полезная работа двигателя увеличится, если производить взрыв, когда поршень находится внизу цилиндра.

День за днём, месяц за месяцем проводил Отто опыты с построенным по его заказу двигателем. Как часто бывает у людей, упорно работающих над осуществлением своей идеи, на помощь изобретателю пришёл случай. Однажды Отто нечаянно повернул маховое колесо [^1] так, что поршень опустился и сжал уже засосанную в цилиндр смесь газа с воздухом. Когда он включил зажигание, поршень поднялся значительно быстрее, энергичнее – маховик сделал втрое больше оборотов, чем обычно. Это было очень важное открытие – горючую смесь надо сжать, прежде чем воспламенить её.

[¹ Маховым колесом, или маховиком, называют приспособление, которое обеспечивает равномерный ход двигателя.]

А интересно: не забыл бы Отто включить зажигание прежде, чем повернуть маховик, человечество так и не узнало бы, что сжимание смеси – важнейшее условие хорошей работы двигателя? Нет, так не бывает: случайность может иной раз ускорить осуществление изобретения, но никогда не определяет, быть ему или не быть, – конечно, если речь идёт о вещи или машине, нужной людям.

Отто повезло, что он заметил это первым. А впрочем, действительно ли первым? Даже и это оказывается неверным. Ещё Отто и не начинал своих опытов, когда русский инженер Павел Кузьминский и в том же году французский учёный Бо де Роша научно доказали, что сжатие рабочей смеси (так называют смесь горючего газа с воздухом) увеличит силу взрыва в цилиндре. Отто не смог бы этого доказать – он не силён был в физике.

Больше того, хоть Отто и раздумывал над сделанным им наблюдением, но, видно, не скоро понял всю его важность. Он продолжал строить двигатели, в которых горючее не сжималось перед зажиганием. И достиг серьёзного успеха – его двигатель расходовал втрое меньше топлива (газа), чем машина Ленуара.

Отто, как и Ленуар, двигался в технике ощупью. У него не было той творческой смелости, которая чаще всего рождается, когда талант и упорство подкреплены глубокими научными знаниями. В чём же не хватало смелости Ленуару и потом Отто, когда они создавали свои двигатели? Оба не могли оторваться от своей исходной точки – конструкции паровой машины.

Ленуар был счастлив, что избавился от котла – создал небольшой двигатель, пригодный для мастерских. Отто радовался, что его двигатель экономичнее, выгоднее для мастерских, чем ленуаровский.

Именно за экономичность двигатель Отто получил золотую медаль на Парижской выставке в 1867 году, а Ленуару пришлось довольствоваться серебряной.

Но и Ленуар и Отто в своём премированном двигателе ещё недостаточно использовали преимущества нового, по сравнению с паровой машиной, рабочего процесса – сжигания топлива в самом цилиндре, а не вне его. Чтобы использовать эти особенности, нужно было изменить конструкцию двигателя, смелее отойти от паровой машины.

А это очень трудно – оторваться от привычного, проверенного типа машины. Сколько изобретателей повторяло ту же ошибку! Помните, и Кениг, создавая печатную машину, сперва потерпел поражение, потому что сохранил конструкцию ручного печатного станка. Он, убедившись в неудаче, сумел смелым творческим рывком уйти от старого, создать машину по новому принципу.

К тому же в конце концов пришёл и Отто, но без всякого творческого рывка, без внезапного смелого решения, а систематическим, упорным трудом.

Его двигатели, премированные на выставке, уже изготовлялись, вытесняли прежние двигатели Ленуара, а Отто день за днём и год за годом изучал в лаборатории свою машину, каждый момент её работы. Он копил наблюдения, менял то одно, то другое и наконец-то – ещё через десять лет работы! – создал двигатель, работавший уже совсем иначе, чем паро-атмосферные машины, которым во многом прежде подражал.

В этом новом двигателе Отто использовал своё давнее наблюдение: он стал сжимать горючую смесь, прежде чем поджечь её. Но тогда понадобилось изменить весь ход работы двигателя. Тут и сделал Отто своё важнейшее изобретение – создал двигатель внутреннего сгорания, работающий в четыре такта.

Что это значит?

Чтобы двигатель начал работать, поворотом махового колеса или другим способом приводят в движение поршень. Он идёт вниз. В это время в верхнюю часть цилиндра всасывается газ и воздух. Это первый ход поршня, первый такт.

Начинается второй ход поршня. Клапаны, впускавшие газ и воздух, закрываются, поршень, поднимаясь, сжимает горючую смесь. Это второй такт.

Сжатая смесь поджигается электрической искрой. Происходит взрыв. Температура в цилиндре резко поднимается (выше двух тысяч градусов), и нагретые при этом взрыве газы стремятся расшириться. Они с силой толкают поршень вниз. Это третий такт, во время которого и совершается полезная работа двигателя – поршень поворачивает вал с маховым колесом.

Поршень идёт вверх. Открывается выпускной клапан, и отработанные газы выбрасываются из цилиндра. Это четвёртый такт. Затем всё повторяется сначала, только уже не надо посторонней силой пускать в ход поршень.

Новый двигатель Отто работал так хорошо, что начисто отменил все прежние двигатели внутреннего сгорания, в том числе и первый двигатель самого Отто.

И тут, когда Отто закончил необычайно упорный свой десятилетний труд, случилась неожиданность, которая для судьбы двигателя значения не имела, но глубоко потрясла изобретателя. История эта характерна для капиталистического общества.

Оказалось, что тот самый профессор Бо де Роша, который в своей брошюре, посвящённой двигателям внутреннего сгорания, рекомендовал сжимать рабочую смесь, советовал применять и четырёхтактную работу двигателя, которую через пятнадцать лет изобрёл Отто.

Наследники французского учёного опротестовали выдачу патента Отто. Но ведь Бо де Роша двигателя не построил, даже и не пытался строить, только взял патент на предложенный им способ работы двигателя? Да, но по патентным правилам прежде описанный принцип работы уже не считается новым.

Наследники Бо де Роша не могли извлечь никакой выгоды из того, что Отто не получил патента. Ведь машины Бо де Роша не существовало, строить было нечего. Очевидно, наследникам заплатили владельцы машиностроительных мастерских за то, чтобы они возбудили процесс против Отто. А владельцы мастерских на этом могли заработать: раз патента ни у кого нет, то двигатель может строить всякий, ничего не платя изобретателю. И добились своего: Отто лишили патента.

Построенный им завод был завален заказами – можно бы не тужить. Но лишение патента было для изобретателя таким моральным ударом, что он до конца жизни от него не оправился. Отто забросил творческую работу и занимался только тем, что доказывал самостоятельность своего изобретения.

Автомобиль!

Наконец-то небольшие мастерские получили удобный для них двигатель. Это ведь и было главной целью изобретателей.

Но нередко значение важных изобретений оказывается шире, чем предполагали их создатели. Так случилось и с двигателем внутреннего сгорания.

Лёгкий двигатель был очень нужен не только мастерским – к концу XIX века они даже перестали в нём нуждаться. В технику вступила мощная сила – электрический ток. Одна за другой строились электростанции, от которых получали энергию не только заводы, но и мастерские. Собственные источники энергии стали им не нужны.

В эту пору бурного развития промышленности очень быстро росли города. Вам теперь даже трудно себе представить, как неудобны были тогда городские пути сообщения. На большое расстояние можно было поехать и отправить товары поездом или пароходом. А от вокзала, пристани или внутри города? Тут действовал ещё тот же двигатель, что и тысячу лет назад, – лошадь. Лошади, запряжённые в телеги, везли грузы. Лошади, запряжённые в конку или в извозчичью пролётку, перевозили людей. Ещё не существовало слов «трамвай», «грузовик», «автобус», «автомобиль», а миллионы людей, все заводы, фабрики уже чувствовали острую необходимость в новых видах транспорта – не такого громоздкого, как поезда, – для небольших расстояний.

За чем же дело стало? Почему нельзя было взять двигатель внутреннего сгорания да и поставить его на повозку – пусть вращает колёса. Хорошо бы, да как быть с топливом? Откуда взять газ, который сгорает в цилиндре двигателя? Ведь мастерские и заводы, которые пользовались двигателем внутреннего сгорания, получали его с газовых заводов. Газом в то время ещё пользовались и для освещения, так что в каждом сколько-нибудь крупном городе был газовый завод и от него проложены трубы к домам и заводам, фабрикам и мастерским.

Работал на заводе Отто, выпускавшем двигатели внутреннего сгорания, очень образованный и талантливый инженер Готлиб Даймлер. Он и задумался, как бы освободить двигатель внутреннего сгорания от привязи к газовому заводу, чтобы можно было использовать двигатель на транспорте.

Вот ведь какие приключения переживают изобретения: двигатель внутреннего сгорания дал возможность освободиться от громоздкого котла паровой машины, а теперь двигателю понадобился… котёл.

Это, конечно, не совсем точно – нужен был не громоздкий котел, а бак для легко испаряющегося топлива, которое могло бы в газообразном состоянии поступать вместе с воздухом в цилиндр двигателя. И нужно было изобрести прибор, который подавал бы это горючее в цилиндр. Кроме того, необходимо было сделать двигатель ещё компактнее, меньше по размерам и внести в него кое-какие изменения.

Даймлер предложил Отто начать опыты по созданию двигателя для транспорта, двигателя с собственным газовым заводом. Но у того уже остыл изобретательский пыл – завод был завален заказами, а Отто тратил все силы на тяжбы, в которых стремился доказать самостоятельность своего изобретения.

Ушёл тогда Даймлер с завода и, найдя компаньона, оборудовал с ним собственную мастерскую.

Меньше трёх лет понадобилось Даймлеру для того, чтобы создать первый автомобильный двигатель. На это понадобилось немного времени, потому что предыдущее развитие техники уже всё подготовило для успеха дела. Было известно, какое годится горючее, – легко испаряющийся бензин. Прибор для приготовления из бензина и воздуха горючей смеси – теперь такой прибор называется карбюратором – Даймлер сконструировал без большого труда. Его карбюратор был на первых порах очень прост – бак с бензином, сквозь который засасывался в двигатель воздух. Проходя через бак, воздух насыщался парами бензина.

В 1885 году Даймлер поставил свой двигатель на извозчичью пролётку и поехал. Мало было важных изобретений, сделанных так просто и безболезненно.

Но вот что интересно – трудно было найти человека, который не понимал бы, как нужен механический транспорт, а между тем Даймлер никого не смог заинтересовать своим изобретением. Беда была в том, что он не сумел, как говорили купцы, показать товар лицом. У него была небольшая, не очень хорошо оборудованная мастерская, и первые его автомобили выглядели неважно. Колёса оставались деревянными, мотор с осью соединялся ремнём.

Только через пять лет удалось Даймлеру наладить производство автомобилей. Но за те же годы автомобильный двигатель изобрели и в Англии, и в Германии, и в Америке. Вы уже знаете, что так обычно и бывает, когда потребность назрела, а состояние техники позволяет эту потребность удовлетворить.

Первым успеха добился американец Форд, который ничего существенно нового не изобрёл, но проявил большой организаторский талант и развил бешеную энергию. Он сумел завоевать покупателей и построил первый крупный автомобильный завод.

За несколько десятилетий, которые прошли с тех пор, автомобильный двигатель, конечно, очень усовершенствовался, продолжает улучшаться и теперь. Мощь его возросла в сотни раз – ведь автомобильный двигатель стал и самолётным! Конструкторы создали множество типов двигателей внутреннего сгорания, и теперь они, конечно, уже не похожи на те, что создал когда-то Даймлер, хотя принцип их работы остался прежним.

Главным изменением было то, что двигатели стали строить не с одним цилиндром, а с несколькими – четырьмя, шестью, восемью.

Зачем это нужно было? Вы помните, что при четырёхтактной работе двигателя из четырёх ходов поршня рабочий ход один. Для того чтобы маховик и коленчатый вал, которые превращают возвратно-поступательное движение поршня во вращательное, крутились быстрее, придумали вот что: строят двигатель из нескольких цилиндров, отрегулировав их так, чтобы рабочий ход поршня в одном цилиндре начинался, как только кончится рабочий ход в другом цилиндре. При четырёх цилиндрах маховик и с ним коленчатый вал получают толчки от двигателя в четыре раза чаще, чем в двигателе одноцилиндровом. Вращение становится быстрее, мощь двигателя возрастает.

Помните, такого же рода изобретение сделал в своё время Ползунов, построивший двухцилиндровую паровую машину.

Поражение и победа Рудольфа Дизеля

Над двигателями внутреннего сгорания немало ещё пришлось поработать изобретателям.

Даймлер стремился создать двигатель меньше, компактнее построенного Отто и достиг своей цели. А другие изобретатели стали думать над мощными двигателями внутреннего сгорания, которые расходовали бы мало топлива по сравнению с энергией, которую они дают. Иначе говоря, они работали над двигателями пусть и большими по размеру, но зато с очень высоким коэффициентом полезного действия.

Ведь это и губило паровую машину, а потом двигатель Ленуара – низкий коэффициент полезного действия.

Что это значит – коэффициент полезного действия? Представьте себе, что построены две паровые машины одинаковой мощности. Но одной нужна в сутки тонна угля, а другой – две тонны. Ясно, что первая машина гораздо экономнее, или, как принято говорить, у неё выше коэффициент полезного действия (сокращённо его называют КПД). Выражают КПД обычно в процентах. У первых паровых машин КПД был всего три-четыре процента, и даже в наше время у самых мощных паровых машин он не выше двадцати процентов. Это значит, что из каждой тонны топлива только двести килограммов расходуется с пользой.

У двигателей внутреннего сгорания Ленуара на полезную работу расходовалось шесть-семь процентов теплоты, которую давало топливо, остальное тепло уходило в воздух. А у двигателя Отто КПД был уже втрое выше – около восемнадцати процентов. Вот как получилось – небольшой размер, пригодность для мастерских и для транспорта оказались не единственными достоинствами двигателя внутреннего сгорания. Он был и выгоднее паровой машины, требовал гораздо меньших затрат на топливо.

Вы помните, что там, где нужно было много энергии, паровую машину стали вытеснять с конца прошлого века турбины – их коэффициент полезного действия был выше. Но в те же годы, когда изобреталась паровая турбина, в последнее десятилетие XIX века, был создан и новый двигатель внутреннего сгорания, с коэффициентом полезного действия очень высоким по сравнению и с турбинами, и с двигателями Отто.

Это заслуга немецкого инженера Рудольфа Дизеля, именем которого и был назван новый двигатель.

Ленуар и Отто пришли к технике от совсем других профессий, людьми уже не первой молодости и без серьёзных научных знаний. Они решали задачу, которой посвятили свою жизнь, ощупью, бесконечными терпеливыми опытами. Конечно, без опытов, проверки на практике своих идей ни один изобретатель не может обойтись; но глубокие знания сберегают время, дают возможность увереннее ставить опыты, избегать тропинок, которые уводят от верного пути. Это видно на примере Даймлера, создателя автомобильного двигателя. Он был образованным инженером, свободно себя чувствовал в машиностроении и решил свою задачу намного быстрее, чем Ленуар и Отто. Правда, и задача его была проще, яснее: она не требовала никаких принципиальных открытий.

А вот Дизель был уже изобретателем совсем другого типа, чем три его предшественника. Дизеля привела к изобретению не техническая смётка, как Ленуара и Отто, не инженерные знания, как Даймлера, а развитие научной мысли. Он очень точно знал не только, чего хочет достигнуть, но и каким путём будет решать техническую задачу – путём, предсказанным наукой.

Об этом предсказании, сделанном лет за семьдесят до того, как Дизель начал свою работу, мало кто помнил.

Жил во Франции человек, имя которого вы найдёте и в учебнике истории, и в трудах по математике. Звали его Лазарь Карно. Он был борцом за французскую республику, возникшую после революции 1789 года. Когда власть захватил Наполеон, Лазарь Карно ушёл от политики – не мог примириться с изменой Наполеона республике – и посвятил себя всецело науке.

Был у Карно сын – Сади. Он стал военным инженером, а по склонностям своим был, как и отец, учёным.

Ему запала в память одна мысль, высказанная отцом. «Заметьте, – писал в одной своей книге Лазарь Карно, – какое количество ручной работы можно будет сберечь в промышленности, если лучше изучить теорию тепла».

В то время паровая машина была новинкой, только начала вытеснять водяные колёса. И, конечно, мало ещё кто задумывался над тем, что паровая машина пожирает несоразмерно много топлива по сравнению с работой, которую производит.

На это стали сетовать позже. В начале XIX века только радовались, что заводы наконец освободились от привязи к реке.

А Сади Карно уже в то время стал размышлять, как создать двигатель, который большую часть тепла, полученного от сгорания топлива, превращал бы в механическую энергию. Ведь именно это делала паровая машина (позже и двигатели внутреннего сгорания) – превращала тепло в другой вид энергии, в движение механизмов.

Сади Карно, хотя и был инженером, не стал строить машины. Он занялся другим – научным, теоретическим изучением условий, в которых двигатель может почти всё тепло обращать в механическую энергию.

Рано умер Сади Карно, заразившись холерой, и успел он написать всего одну тоненькую книжку. Но брошюра, которую мало кто заметил в то время – она вышла в 1824 году, – была «томов премногих тяжелей». Она положила начало термодинамике – науке, которая изучает превращение тепла в другие виды энергии.

За полвека до появления двигателей внутреннего сгорания Карно их предсказал. Мало того: он создал схему идеального двигателя, в котором почти всё тепло используется для получения механической энергии.

С идеями Карно Рудольф Дизель познакомился, когда был студентом, и с тех пор не переставал о них думать. Осуществление их стало целью его жизни.

Он хотел создать двигатель внутреннего сгорания со значительно большим коэффициентом полезного действия, чем в прежних двигателях. И добился успеха. Но дорогой ценой!

Создал Дизель проект двигателя и с большим трудом нашёл владельца завода, который дал ему оборудование и деньги для постройки машины. Он надеялся быстро закончить работу, но она затянулась на много лет. Не удалось Дизелю построить такой двигатель, как он задумал. Постепенно пришлось отказываться от самых для него важных и дорогих идей. Он не смог воплотить их в машину. Для него это было трагедией. А плодом горького разочарования – и такие неожиданности бывают в судьбе изобретателей – оказался превосходный двигатель, который не устарел и до сих пор!

Чтобы построить двигатель, приближающийся к «идеальному», необходимо очень сильно сжимать воздух в цилиндре. Дизель запроектировал сжатие около двухсот пятидесяти атмосфер. При сжатии воздух сильно нагревается – так сильно, что впрыснутое в цилиндр топливо воспламеняется от температуры сжатого воздуха, – не нужно электрического зажигания. А топливом, по мысли Дизеля, должен был служить измельчённый в пыль каменный уголь. Именно эта идея очень заинтересовала владельцев немецких заводов. В Германии нет нефти – значит, нет своего бензина, который служил топливом для прежних двигателей внутреннего сгорания. А уголь есть. Потому и предоставили Дизелю деньги, лабораторию для опытов – надеялись, что он создаст двигатель внутреннего сгорания, работающий не на бензине, а на угле.

Но как раз от этой идеи прежде всего и пришлось отказаться Дизелю. Добиться хорошего сгорания угля в цилиндре двигателя он не смог. А затем ему пришлось отказаться и от сжатия воздуха до двухсот пятидесяти атмосфер – его тоже не удалось осуществить.

Постепенно снижал Дизель свои требования к двигателю. Но даже давления в сто, даже давления в пятьдесят атмосфер он не добился.

Однако оказалось, что топливо – только не уголь, а жидкое топливо – самовозгорается и в воздухе, сжатом всего до тридцати – сорока атмосфер. Температура его при таком давлении больше семисот градусов. Дизелю удалось сжать воздух в цилиндре до тридцати четырёх атмосфер.

И вот, отказавшись от очень высокого давления, от твёрдого топлива, Дизель всё же добился резкого повышения температуры в цилиндре. После пятнадцатилетнего труда он создал четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания с небывало высоким коэффициентом полезного действия – примерно вдвое больше, чем у прежних двигателей. Он требовал гораздо меньше топлива и притом более дешёвого, чем бензин: двигатели Дизеля работали на керосине.

За один год Дизель стал миллионером. Но он не чувствовал себя победителем – его двигатель был далёк от идеала, к которому стремился изобретатель. Право на изготовление двигателя покупали у Дизеля нарасхват во всех странах, кроме… его родины. Немецкие промышленники, которые дали ему возможность построить двигатель, были в бешенстве: он обещал угольный двигатель, а создал нефтяной!

Причудлива судьба изобретений в капиталистическом обществе. Двигатели Дизеля стали больше всего строить в стране, на которую изобретатель вовсе не рассчитывал, – она считалась, да и действительно была в то время технически отсталой – в России.

А случилось это вот как: был в России крупный нефтепромышленник Нобель, которому принадлежали огромные запасы нефти на Кавказе. Он вообще-то не интересовался машиностроением, но вдруг предложил Дизелю купить у него право постройки двигателей в России и заплатил за это огромную сумму.

Нобель построил завод «Русский Дизель» и поставил перед инженерами задачу – переделать конструкцию двигателя так, чтобы он работал не на керосине, а на сырой нефти. За год это было сделано. И тогда Нобель совершил как будто необычайный для капиталиста поступок: предложил всем русским заводам чертежи двигателя, ни копейки не требуя за право их производства, хотя сам заплатил Дизелю за это право большие деньги.

В чём же тут дело? Это был, конечно, не подарок, а дальновидный расчёт. Россия богата нефтью. Самым крупным нефтепромышленником был он – Нобель. Если двигатели, работающие на нефти, пойдут в ход, широко распространятся, то резко вскочит спрос на нефть, и он получит огромные прибыли. Расчёт оправдался. Дизели стали очень распространёнными в России (впрочем, и в других странах тоже) двигателями, особенно с тех пор как удалось приспособить их для морских и речных судов.