Создатели двигателей
Шрифт:
В нетерпеливом стремлении приступить к работе Отто построил при помощи кустарной мастерской маленькую опытную газовую машину. Она приблизительно копировала двигатель Ленуара, но, чтобы удобнее производить с ней опыты и, кстати, упростить и удешевить конструкцию, Отто отказался от сложного золотникового распределения, а попросил мастера сделать в цилиндре машины клапаны для впуска горючей смеси и выпуска отработавших продуктов сгорания.
Когда Отто получил свою машину и начал ее испытывать, он понял, какая пропасть лежит между идеей и ее осуществлением. Очень редко удавалось ему заставить машину работать. Однако, не падая духом, он продолжал производить бесчисленные опыты, не столько доделывая машину, сколько изучая ее.
Днем
Иногда, проведя ночь в лаборатории, он к утру возвращался на службу, едва успев приобрести свой благообразный вид, и снова считал, мерил, отпускал, не переставая раздумывать о ночных занятиях. Теоретически Отто, кажется, совсем не разбирался в вопросе, но практически он шел по правильному пути к чисто научной постановке опытов.
Отто заставлял машину засасывать смесь воздуха и газа в самых разнообразных пропорциях, производил взрыв смеси при самых различных положениях поршня и после каждого опыта записывал, рассчитывал, подытоживал и соображал. Уважение к расчету, привитое торговым делом, Отто перенес и в свое техническое предприятие. Таким образом, этот купец, в сущности говоря, вел правильную научную работу, изучая условия, в которых выгоднее и лучше работает газовый двигатель.
В результате Отто убедился, что взрыв надо производить при самом начале хода поршня. И вот однажды, выключив зажигание и желая вернуть поршень к крайнему его положению, Отто повернул маховое колесо, а затем уже дал искру. Возвращаясь к своему верхнему крайнему положению, поршень, естественно, резко сжал находившуюся в цилиндре горячую смесь газа и воздуха. Произведя затем взрыв, Отто, к великому своему удивлению и радости, увидел, что маховое колесо при обычном расходе горючего получило чрезвычайно энергичный толчок и сделало значительно больше оборотов, чем обыкновенно.
Это было одно из величайших открытий в теплотехнике: горючая смесь, подвергнутая предварительно сжатию, совершила гораздо большую работу. Отто понял это, но, как мы увидим дальше, не умея теоретически объяснить это явление, он не оценил своего открытия в полной мере и воспользовался им только много лет спустя, когда начал теоретически разбираться в сущности теплотехнических процессов. Никогда не читавший книги Карно, Отто практически столкнулся с истинной причиной неудач своих предшественников. Она заключалась не в конструктивных недостатках, а в неумении создать наивыгоднейший рабочий процесс в двигателе внутреннего сгорания. Но как раз этого и не мог понять Отто, не знавший теории тепловых процессов и считавший, что все беды происходят от недостатков конструкции. Практицизм часто называют узким, а однобокую практическую направленность творческой способности — «делячеством» именно потому, что практицизм, не опирающийся на глубокое и широкое понимание дела, вредит сам себе, заставляя человека делать несравненно меньше, чем он мог бы сделать в интересах того же самого практического дела.
Опыты с маленькой машиной научили купца и механика Отто многому, но то, что они могли бы дать теоретику и исследователю, прошло мимо него.
Отто узнал в своей лаборатории самое главное: смесь перед зажиганием надо подвергать сжатию, взрыв выгоднее всего производить в крайнем положении поршня, когда ему соответствует мертвое положение кривошипа. Наконец он мог убедиться в том, что всасывание, сжатие, сгорание и выхлоп отработавших газов можно производить последовательно в одном цилиндре с помощью одного поршня и все это — за счет рабочего хода, развивающего достаточную движущую силу и приводящего в движение маховое колесо. Стало быть, слепо копировать паровую машину не было никакой надобности, а следовало создать совершенно новую конструкцию, опираясь на сделанные выводы.
Опытная машина Отто подсказывала все основные черты конструкции двигателя
Задуманную таким образом конструкцию Отто не мог сам ни выполнить, ни вычертить. На его счастье, в Кельне в собственной мастерской работал превосходный мастер и механик Цонз, умевший понимать заказчика с полуслова. Ему-то и заказал Отто свой двигатель с четырьмя цилиндрами, работающими на один коленчатый вал. По расчету Отто в то время как первый цилиндр будет засасывать смесь, во втором смесь подвергнется сжатию, в третьем произойдет взрыв, а из четвертого будут выбрасываться отработавшие газы. Такое последовательное распределение теплотехнического процесса, по мнению Отто, должно было повести к тому, что резкое движение поршня в одном цилиндре, где происходит взрыв, будет смягчено работой поршней в других цилиндрах и в результате машина даст плавное, надежное п мощное вращательное движение на валу двигателя.
Эту машину Цонз, подгоняемый нетерпеливым заказчиком, построил в конце 1862 года. Но опыты, произведенные с нею, совершенно разочаровали заказчика: толчки от взрывов оказались настолько резкими, что о регулярном ходе машины нельзя было и думать, а когда Отто убавлял количество газа в смеси, взрыва вовсе не получалось. Все, кому показывал свой двигатель изобретатель, соглашались, что машина никуда не годится. Решая вопросы исключительно опытным путем, Отто отказался от своей конструкции, хотя, очевидно, она нуждалась в каких-то теоретически продуманных доделках, потому что, по сути дела, являлась не чем иным, как четырехцилиндровым газовым двигателем, который Отто спустя много лет осуществил по той же конструктивной схеме.
Практицизм погубил прекрасное начинание Отто. Доверившись опыту и таким же практикам, забраковавшим конструкцию, Отто пошел к своей цели совершенно иным путем. Он вспомнил, что отработавшие газы в его опытной машине охлаждались так быстро, что поршень, уступая наружному давлению атмосферы, опускался назад с силой, способной производить полезную работу, и решил воспользоваться этим свойством газовой машины. Так он вернулся к идее давно известного атмосферного двигателя.
Маленькая атмосферная газовая машина, построенная по указаниям Отто тем же Цонзом, работала так хорошо, что изобретатель, забыв о своем важном открытии, принялся брать на нее патенты, чтобы начать производство своих двигателей. В Англии, Бельгии и Франции патенты были получены Отто очень просто и без всякой задержки. Но в Германии, где не существовало единого закона о привилегиях, а нужно было брать патент в каждом отдельном немецком княжестве, дело это потребовало много времени и хлопот.
В самом большом государстве Германии, Пруссии, где правительство стремилось как можно меньше связываться с изобретателями, Отто так и не удалось получить патента.
Отказ мотивировался тем, что изобретение «просителя» не представляет ничего нового и не вносит никаких изменений в рабочий процесс, применявшийся многими прежними изобретателями атмосферных двигателей.
К началу 1864 года Отто располагал патентами во всех важнейших странах Европы и имел некоторый опыт применения своего двигателя на производственной работе. Коммерчески, таким образом, все было подготовлено для извлечения выгод из предприятия. Изобретатель не решил только, с чего начать. Он мог передать права на свои патенты другим, а мог и сам начать производство двигателей и продажу их.