УАТТ Джеймс

(1736-1819)
'Все мои помыслы, - писал Уатт одному из своих друзей, - направлены на паровую машину: я не могу ни о чем другом думать'. Признание великого мастера лаконично, но точно определяет главное содержание его жизни. Уже в раннем детстве, по воспоминаниям родной тетки, маленький Джеймс мог часами завороженно наблюдать за кипящим чайником, прыгающей крышкой, водяными брызгами и струйкой пара. О чем думал мальчуган? Не будем гадать. Отметим лишь очевидное и главное.
Всю свою долгую и насыщенную событиями жизнь Уатт посвятил изучению воды и пара, конструированию и созданию тепловых двигателей. Увлеченность и преданность делу 'волшебник из Гринока', как называли Уатта современники, сохранил до глубокой старости. Достойно преодолев все трудности, стяжав почет и славу, пережив родных и друзей, убеленный сединами старец стал свидетелем триумфального шествия по городам и странам своего легендарного детища - паровой машины. 'Уатт оказался нужным человеком, на нужном месте, в нужное время', - написал однажды известный российский исследователь его творчества И.Я.Конфедератов. Случайны или закономерны успех и слава изобретателя? Что это - улыбка фортуны, счастливое стечение обстоятельств или проявление удивительного сплава таланта и трудолюбия? Почему из многочисленных конструкторов и изобретателей теплового двигателя, предшественников и современников Уатта именно он вошел в историю как создатель паровой машины? Для ответа необходимо обратиться к XVIII веку, той переломной эпохе, которая вошла в историю под названием 'промышленной революции'. Зарождение и совершенствование паровых машин связано с кризисом средневековой энергетики водяного колеса, достигшего высшей точки на рубеже XVII-XVIII веков. В наибольшей степени он сказался в горнорудном деле.
В свое время водяное колесо пришло на смену лошади и другим животным, которые приводили в движение насосы, молоты и иные установки. Но с развитием производства требовалось все больше железа. Запасы руд у поверхности земли истощались, человек все глубже проникал в ее недра. При этом откачивание воды из рудников забирало все больше энергии. Нужен был новый ее источник - век водяного колеса кончался.
Ранний этап становления паровых двигателей связан с именами таких ученых и изобретателей, как Ворчестер, Лейбниц, Севери, Папен, Дезагюлье, Леупольд, Ньюкомен, Ползунов, Кюньо, Вастру. Эта плеяда предшественников и современников Уатта решила многие важные конструкторские проблемы, что позволило создать ряд достаточно работоспособных паровых двигателей. Однако установки первого поколения не отвечали новым требованиям машинно-фабричного производства.
Наиболее ярко промышленная революция проявилась в Англии, в текстильном деле. Обострившееся до предела несоответствие между возраставшей потребностью в тканях и возможностью ее удовлетворения методами ручного труда на мануфактурах привлекло конструкторские умы к разработке прядильных и ткацких машин. В историю английской цивилизации навсегда вошли имена Картрайта, Кея, Кромптона, Харгривса. Славные сыны туманного Альбиона открыли новую страницу в развитии производительных сил. Но созданные ими прядильные и ткацкие станки нуждались в качественно новом, универсальном двигателе, который бы непрерывно и равномерно (именно этого не могло обеспечить водяное колесо) приводил эти станки в однонаправленное вращательное движение. Вот здесь-то во всем своем блеске и мно-гогранности предстал талант Джеймса Уатта.
Целый ряд конструктивных нововведений позволил ему создать универсальный двигатель, а также резко повысить его экономичность.
Несколько лет он исследовал и налаживал паровую установку английского изобретателя Ньюкомена, в которой двигатель был слит с насосом. Пар из котла поступал в цилиндр, расширяясь и оказывая давление на поршень, заставлял его двигаться, за счет чего и производилась работа. Затем в цилиндр впрыскивалась вода для того, чтобы снизить давление отработанного пара и превратить его в жидкость для повторного использования. Но при этом неизбежно охлаждались и стенки самого цилиндра, что снижало экономичность установки.
Можно ли избежать значительного расхода пара? Можно, если отделить конденсатор (теплообменник) от цилиндра, что и сделал Уатт. В усовершенствованной им машине пар после рабочего цикла выводился через отдельный (самостоятельный) охлаждающий конденсатор. А для того, чтобы поддержать высокую температуру внутри двигателя, он создал вокруг него 'паровую рубашку'. При этом КПД установки повысился в 2,7 раза.
Но ученый на этом не остановился. Он изобрел шарнирный механизм - 'параллелограмм Уатта' (называется так потому, что часть звеньев - рычагов - входящих в его состав, образует параллелограмм), который преобразовывал возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение главного вала. Теперь ткацкие станки могли работать непрерывно. На смену водяному колесу пришел новый источник энергии. Радость промышленников была безмерной. 'В Лондоне, Манчестере, Бирмингеме все были без ума от машин с вращательным движением', - писал Уатту его компаньон-предприниматель Мэтью Болтон. Для развития поточного производства машин изобретатель придумал специальные формулы. Не имея еще математической символики, они являли собой лишь словесное описание.
Уатт составлял инструкции по уходу за машиной с непрерывным вращательным движением, по сборке двигателей с подробным описанием последовательности установки каждой отдельной части, разработал правила монтажа, эксплуатации и ремонта паровых агрегатов.
Родные и друзья не раз с доброй улыбкой наблюдали, не совсем понимая в чем дело, как по многу часов в день Уатт гонял по луговине лошадей, или впряженных в повозки с различными грузами, или тянущих прямо на упряжи специально подобранные тяжести. При этом ученый что-то сосредоточенно замерял и высчитывал. Так рождалась единица измерения мощности - лошадиная сила, получившая впоследствии всеобщее признание. Современная единица мощности ватт названа в честь великого английского ученого и первоначально писалась уатт.
Многое, очень многое сделал Уатт для развития и энергетики, и производства в целом. Он блестяще уловил требования времени и лучше других ответил на них. Но это все, что называется, объективные предпосылки, а как же среда, связи, быт, семья, характер, наконец, просто 'его величество Случай'?
Детство и отрочество Джеймса протекали в тихом патриархальном шотландском городке Гринок, что в 30 км от Глазго. Любовь к ремеслу передал ребенку работавший на строительстве кораблей отец, а тягу к знаниям - дед, преподаватель математики. В 18 лет юноша отправился для получения специальности в Глазго. Став учеником в мастерских, Уатт за первые два года приобрел квалификацию гравировщика, мастера по изготовлению математических, геодезических, оптических приборов, различных навигационных инструментов.
По совету дяди - профессора Мюирхэда, молодой изобретатель поступает механиком в Глазговский университет. Именно здесь он начал исследовать, улучшать модели паровых машин. С тех пор тепловой двигатель стал главным содержанием его изысканий.
Какова же точная дата появления универсального двигателя? На этот вопрос нельзя дать однозначного ответа, поскольку сам процесс создания изобретателем своего детища имеет немалую временную протяженность. Формальными ориентирами могут служить 1769 год, когда Уатт запатентовал первый вариант двигателя, и 1782 год, когда был внедрен в практику усовершенствованный образец.
Уатт был по нраву общительным и человеколюбивым. Он легко сходился с людьми и на редкость умел располагать их к себе. За короткий срок он приобрел в университете немало друзей и знакомых. Среди них были и такие маститые ученые, как Андерсон, Блек, Робинсон.
Но жизнь диктовала свои правила. Приходилось поддерживать отношения не только с учеными, но и с промышленниками, банкирами, членами парламента. Реальные держатели капитала представляли для Уатта вполне конкретный интерес. Безмерно устав от материальной стесненности, широко известный уже изобретатель однажды с горечью признался: 'Я предпочел бы стоять перед заряженной пушкой, чем заниматься счетами и сделками'.
Финансовые трудности вынудили Уатта уже в зрелом возрасте проводить геодезические изыскания, работать на строительстве каналов, сооружать порты и пристани, пойти, наконец, на экономически кабальный союз с предпринимателем Джоном Ребеком, потерпевшим вскоре полный финансовый крах.
Денежное положение Уатта стало поправляться после того, как он вступил в деловые отношения с уже упомянутым бирмингемским промышленником Мэтью Болтоном. Но этому предшествовал один весьма любопытный для российского читателя эпизод.
До чего же все-таки мудрой была внешняя и внутренняя политика екатерининской России. Двор и Академия наук знали, во что вкладывать деньги, и не жалели их, лишь бы заполучить к себе талантливые европейские умы. В золотой для науки век императрицы Екатерины II ученые ехали в Россию, а не из нее. Собственно, такой удел выпадал на долю служителей чуть ли не всех девяти муз. И вполне естественно, что одним из тех, кто попал в поле зрения радетелей о благе Отечества с берегов Невы, был Джеймс Уатт. Предложенное материальное содержание было и велико, и крайне ему необходимо.
Намерение Уатта уехать в Россию вызвало неслыханный переполох у него на родине. 'О Боже, - писал поэт Дарвин, дед известного естествоиспытателя, - как я был напуган, когда услышал, что русский медведь зацепил Вас своей громадной лапой и тянет в Россию! Умоляю не ездить, если только это возможно... Я надеюсь, что Ваша огненная машина оставит Вас здесь'.
Не будем идеализировать английских предпринимателей. Не высокие патриотические чувства, а экономический интерес и четкий расчет заставили Болтона сделать все возможное, чтобы Уатт подписал договор, подготовленный проворным заводчиком. Еще бы! Ведь согласно документу, две трети доходов от использования уаттовских машин на предприятиях промышленника шли последнему.
Бытует расхожее мнение, что Уатт - инженер, изобретатель, конструктор, но не более. Это абсолютно не так. Он был талантливым и эрудированным ученым, внесшим большой вклад в теоретические основы теплотехники. Он пристально следил за тем, что уже сделано и делается в исследуемой им области. Он специально освоил немецкий язык для чтения толстых томов Леупольда и французский - для штудирования сочинений Белидора. Из обширнейшего теоретического наследия Уатта выделим три главных направления его изысканий: исследование свойств воды и водяного пара, изучение теплоты парообразования, определение взаимосвязи между давлением и температурой водяного пара.
'Феномен Уатта' - это и множество уроков, которые будут приковывать к себе внимание не одного поколения историков. Мы скажем лишь о единственном, но очень характерном для XIX и в еще большей степени для ХХ века. В личности Уатта впер-вые гармонично и завершенно проявился симбиоз ученого-исследователя и инженера-конструктора, что со временем переросло в устойчивую норму для представителей прикладной науки.
Научно-исследовательская и конструкторская активность Уатта в преклонные годы заметно снизилась. Сил не прибавлялось, возраст брал свое. 'Будем в дальнейшем изготовлять те вещи, - писал в 1785 году ученый Болтону, - которые мы уже умеем делать, и предоставим остальное молодым людям, которым не грозит потеря денег или имени'. А чтобы обеспечить устойчивые и гарантированные доходы от своего детища, Уатт по подсказке Болтона получил знаменитый патент, юридически оградивший вплоть до 1800 года создателя паровой машины и его компаньона-промышленника от дышащих в затылок энергичных и ловких конкурентов. Уатт прожил удивительную и долгую жизнь. Скончался он в возрасте 83 лет и был похоронен в приходской церкви в Хэндсворте рядом с прахом его многолетнего сподвижника Болтона. Вскоре в Вестминстерском аббатстве в знак благодарности соотечественники воздвигли славному сыну Англии памятник, прекрасно выполненный талантливым скульптором Уантри.