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.
