Ньюкомен и Каули не могли получить патента на свою машину из-за патента Сэвери. Поэтому они приняли Сэвери в компанию и получили патент на троих.

Первую действующую машину Ньюкомен изготовил только в 1711 году по заказу некоего Бэка для подъема воды из шахты. При этом он заменил обливание цилиндра водой впрыскиванием воды. Это значительно ускорило конденсацию пара, а потому и рабочий ход машины.

Здесь в сухие документы вплетается легенда о мальчике Гемфри Поттере, приставленном к машине, чтобы открывать и закрывать краны, подающие в цилиндр то пар, то воду.

Мальчику надоело это скучное занятие, и он связал краны с коромыслом посредством бечевок. Машина теперь могла работать без его помощи. Побольше бы нам таких лентяев. Неизвестно, имела ли легенда реальную основу, но Ньюкомен ввел в машину вспомогательную штангу, управлявшую клапанами. Машина стала автоматической. Машины Ньюкомена распространялись медленно. Их применяли исключительно для подъема воды, главным образом в шахтах.

В 1763 году унтершихтмейстер Колывано-Воскресенских заводов Иван Ползунов начал работать над созданием огне-действующей машины для привода воздуходувок железоделательных печей. В отличие от машины Ньюкомена новая машина имела два цилиндра, поршни которых были связаны между собой. Поэтому она действовала непрерывно и быстро, не теряя, как машина Ньюкомена, большую часть времени на медленный подъем поршня подаваемым под него паром. Она имела автоматическое паро— и водораспределение, большинство ее деталей было изготовлено из металла, а не из дерева, как это делали раньше, К сожалению, тяжелый труд подорвал здоровье изобретателя. Он скончался от чахотки. У него не осталось продолжателей. Его машина проработала совсем недолго. Ни машина Ньюкомена, ни машина Ползунова не являются паровыми машинами в полном смысле этого слова. Они, по существу, предки паровых машин. Они действовали при помощи пара, но работу в них совершал не пар, а давление воздуха.

В чем же заключалась роль пара в машине Ползунова? Пар заполнял пространство под поднимающимся поршнем, а когда в конце хода поршня туда впрыскивалось немного воды, пар конденсировался, под поршнем возникало разрежение, и давление воздуха с силой опускало поршень. Сколь велика эта сила, показал еще Герике — 24 лошади не могли разорвать его полушария.

Так, обогнав паровую машину, забытую сразу же после смерти Уорчестера, вырвалась вперед и дошла до практического применения паро-воздушная машина, в которой реализовались исследования Торричелли, Паскаля и Бойля, впечатляющие опыты Герике.

Создателем современной паровой машины стал Джеймс Уатт, основная деятельность которого развернулась после безвременной смерти Ползунова. Успех, сопутствовавший Уатту, объясняется не только его личными достоинствами, но и тем, что его работы совпали по времени с промышленной революцией, начавшейся в Англии во второй половине XVIII века.

Промышленную революцию иногда отождествляют с изобретением и применением паровой машины. Но Карл Маркс отметил, что главное в этой революции — не изобретение источника энергии, а изобретение ряда исполнительных машин, резко увеличивших производительность труда рабочего. Эти машины — прядильные и ткацкие, а затем и металлообрабатывающие — могли работать и с водяными двигателями. Роль паровой машины состояла в том, что она оторвала промышленность от рек, дала возможность создавать предприятия всюду, где имелись рабочие руки.

Уатт работал не только в благоприятное время, но в удачном окружении. Юношей он отправился из родной Шотландии в Лондон, чтобы обучиться инструментальному мастерству. По слабости здоровья ему пришлось вернуться на родину и начать работать в Глазго. Здесь, в университете, он выполнял обязанности механика и лаборанта.

Если читателю доведется побывать в городе Глазго и он посетит величественный, благородной архитектуры университет, пусть задержится у въездных ворот. Они стоят внимания. Издали железное кружево их фактуры кажется абстрактно-ажурным. Вблизи различаешь: металлическая вязь — имена людей, прославивших Глазго. Среди других — имя механика и лаборанта Уатта.

Уатт изучил три языка и много читал. Известно, что он прочел книгу Дезагюлье и Белизара о паровых машинах. Принимал участие в знаменитых опытах Кэвендиша и Пристли по анализу воды, измерял для Блэка теплоту испарения водяного пара (что позволило Блэку создать учение о скрытой теплоте). Сам Уатт составил таблицу упругости водяного пара. Когда в 1764 году Уатту принесли для ремонта модель машины Ньюкомена, он уже был отлично подготовлен к этой задаче. Уатт устранил недостатки модели, и она заработала. Все это было несомненно более реальным фундаментом для создания паровой машины, чем материнский чайник.

Сопоставив принцип работы машины Ньюкомена со своими исследованиями испарения воды и свойств водяного пара, Уатт сразу обнаружил основной порок машины — бесполезную потерю тепла пара. Энергия топлива тратится на испарение воды, а пар, по существу, не работает. Нужно отказаться от использования атмосферного давления и от конденсации пара в цилиндре. Машина должна работать на основе рекомендаций науки.

Пусть цилиндр постоянно остается горячим и в цилиндре работает расширяющийся пар. Конденсация пара должна происходить вне цилиндра. Это вспомогательный процесс, не создающий работы. Ведь в машине Ньюкомена работу создает не конденсирующийся пар, а внешний воздух.

Если в этом деле и играло роль некое озарение, то оно было подготовлено предыдущими длительными исследованиями свойств водяного пара и процесса испарения воды, а также подкреплено пятью годами упорного труда. Патент на паровую машину Уатт взял в 1769 году. В нем содержалось почти все от машины Ньюкомена: цель — откачка воды; конструкция — вертикальный цилиндр с поршнем и балансиром; прерывистое действие — рабочий ход и холостой ход. Но цилиндр был снабжен теплоизоляцией, прилегание поршня к цилиндру обеспечивалось паклей с салом (отсюда пошли сальники). И главное — принцип действия был совсем иным: рабочий ход осуществлялся за счет расширения горячего пара, который при этом охлаждался. Во время холостого хода отработавший пар выталкивался из цилиндра и конденсировался вне его.

Два десятилетия Уатт совершенствовал свою машину. Он избавился от холостого хода, закрыв цилиндр второй крышкой, снабженной сальником, через который проходит поршневой шток. Теперь он мог поочередно подавать пар по обе стороны поршня. Уатт стремился сделать машину наиболее экономичной, дающей максимум работы при расходе данного количества топлива. Он понял, что выпускать на ветер отработавший пар невыгодно. С ним уходит и большое количество тепла. Для того чтобы извлечь пользу из этого тепла, Уатт снабдил цилиндр паровой рубашкой, окружив стенки рабочего цилиндра оболочкой и пропуская между ними отработавший пар. Для уменьшения потерь тепла он применил еще одну — теплозащитную оболочку. Но в результате пар уходил наружу очень горячим. Для того чтобы использовать и это остаточное тепло, Уатт изобрел конденсатор — сосуд, в котором пар конденсировался, со— прикасаясь с холодной водой, подобно тому, как это происходило в цилиндре машины Ньюкомена. Но цель была иной. Не создавать разрежение, а получать теплую воду перед тем, как подавать ее в котел, и тем сэкономить топливо. Для управления подачей пара Уатт изобрел золотник, заменивший систему кранов. Он перемещался поршнем машины при помощи специальных тяг. Наконец, Уатт ввел в машину центробежный регулятор, перемещавший заслонку в паропроводе. Это было нужно, чтобы скорость машины оставалась постоянной, несмотря на изменения нагрузки и давления пара в котле.

Постепенно паровая машина стала первым промышленным автоматом, способным работать без постоянного вмешательства человека. Именно это, а также вдвое более экономный расход топлива (благодаря работе пара в горячем цилиндре и применению конденсатора) обеспечило быстрое распространение паровых машин.