Доктор Рэбэк

Доктор Рэбэк

Их познакомил летом 1765 года доктор Блэк — Джемса Уатта, механика глазгоуского университета, и доктора Рэбэка.

Доктор Рэбэк… Кто не знал его в Эдинбурге, Глазгоу, да и во всей низовой Шотландии. А в деловых кругах его знали далеко за пределами Шотландии и даже Великобритании. Доктор Рэбэк — самый предприимчивый человек Шотландии и, пожалуй единственный человек во всей стране, который мог быть глубоко заинтересован в изобретении Уатта Доктор Рэбэк «обладал немалыми знаниями по механике и немалой долей изобретательности и имел все данные, чтобы хорошо оценить таланты мистера Уатта», — думал Блэк, знакомя их. «У доктора Рэбэка был большой опыт в применении обыкновенных паровых машин».

Кто же он, этот доктор Рэбэк?

Он прежде всего не доктор. Он был когда-то, лет двадцать пять назад, врачом, а теперь он богатый фабрикант, владелец крупнейших в Шотландии заводов. Он лет на восемнадцать старше Уатта. Родился он в Шеффильде в 1718 году, где отец его занимался торговлей и имел мастерскую ножевого товара, тех самых блестящих ножей и ножниц, которые прославили Шеффильд на весь мир и отправили в могилу в самом цветущем возрасте не один десяток тысяч рабочих шлифовальщиков. Рэбэк учился на медицинском факультете в Эдинбурге и Лейдене, а потом практиковал в качестве врача в Бирмингаме. На досуге он занимался химией и открыл новый способ рафинировки золота и серебра, дающий большую экономию. Вместе с одним из бирмингамских дельцов, Сэмуелем Гербэтом, он устроил большую лабораторию и поставил производство в коммерческом масштабе.

Рэбэку посчастливилось сделать еще одно открытие, сулящее крупный доход, а именно — способ выработки серной кислоты в свинцовых камерах. Способ этот был в четыре раза дешевле прежних методов производства кислоты в стеклянной посуде.

Рэбэк явился основателем шотландской химической промышленности. Компаньоны устроили в 1749 году химический завод в Престонпансе, около Эдинбурга. Место было выбрано очень удачно. В шотландской промышленности одной из важнейших отраслей производства являлась выделка полотна. Вывоз его рос с каждым годом: в 1728 году было вывезено два миллиона ярдов, в 1 760 году — свыше одиннадцати миллионов ярдов. Отбелка полотна представляла собой очень важную задачу. Для беления нужны были химические товары. Сбыт для заводов в Престонпансе был обеспечен. Дело давало большие прибыли.

Рэбэк скоро открыл гончарный завод, и это дело пошло блестяще. Но Рэбэку этого было мало.

1 января 1760 года запылала первая доменная печь первого металлургического завода в Шотландии на реке Каррон. Рэбэк положил начало шотландской металлургической промышленности; до этого были попытки построить заводы в лесистых местностях горной Шотландии, но они были неудачны.

Карроновский завод был одним из первых по времени крупных предприятий нового, тогда как-раз зарождавшегося, капиталистического типа. Предприятие выросло на совершенно новой почве в противоположность мануфактурам, выкристаллизовавшимся в исторически сложившихся тех или иных промышленных районах. Оно было основано и организовано в результате сознательного планирования. Уже при самом выборе места был учтен целый ряд экономических и технических моментов. Поблизости была руда известняк, уголь. Европейские рынки были соединены с предприятием удобным транспортом. Недалеко был и западный берег Шотландии с растущим торговым центром Глазгоу. По морю удобен был и подвоз сырья: например, в конце XVIII века привозилось до двадцати тысяч тонн в год железных руд из Кумбэрланда.

На заводе сначала было две домны. Семь лет спустя построили еще две. В 1788 году в Шотландии было всего восемь домен, из них четыре в Карроне. Карроновский завод заимствовал свою технику производства у знаменитых заводчиков Дэрби из Колбрукдэля, изобретателей выплавки чугуна на коксе — основателей новой английской металлургии. Из Колбрукдэля удалось переманить искусных мастеров и рабочих.

Карроновский завод также повел выплавку чугуна на коксе, что было в то время еще новинкой и обращало на себя внимание современников. «На нашем пути сюда, — записал один путешественник по Шотландии в семидесятых годах XVIII века, — мы посетили работающий полным ходом железный завод, где вместо дерева применяется уголь, который они умеют очищать таким образом, что он освобождается от серы».

На Карроновском заводе были применены последние достижения техники. Знаменитый инженер Смитон сконструировал около 1768 года впервые здесь воздуходувные цилиндры из чугуна для печей. Несколько позже он же построил станок для расточки больших цилиндров для атмосферных машин. Завод выпускал чугунное литье, части для огненных машин, но славу его составили изготовляемые им чугунные пушки. Они отливались из цельного куска и высверливались при помощи большого сверлильного станка, приводимого в движение водяным колесом, на которое целиком был направлен весь поток Каррон. Кажется, не было страны в Европе, куда бы ни вывозились эти пушки, знаменитые «карронады».

Основатели вложили в Карронавский завод капитал в 12 тыс. фунтов стерлингов, разделенный на двадцать четыре пая. Из них Рэбэк и Гербэт взяли по шести паев, а остальные двенадцать были поделены между тремя братьями Рэбэка и шотландским капиталистом Уильямом Кадуэлем с сыном. В 1765 году половину пая взял молодой зять Гербэта, Гаскойн. Гаскойн недолго после этого проработал на Карроновском заводе: он уехал в далекую Россию строить пушечные заводы.

Когда через тринадцать лет после основания завода в 1773 году товарищество было превращено в акционерное предприятие, то капитал был определен в 150 тыс. фунтов стерлингов, т. е. в двенадцать с половиной раз больше первоначального. Уже по одному этому можно судить, как выросло это предприятие. Правда, в это время Рэбэк уже не принимал в нем участия. Успех предприятия в большой степени зависел от предприимчивости и таланта Рэбэка.

В середине шестидесятых годов Рэбэк взял в долгосрочную аренду угольные копи у одного из крупнейших шотландских магнатов, герцога Гамильтона. Это было его личное предприятие. Уголь должен был найти готовый сбыт в Карроне, а завод, таким образом, был лучше обеспечен топливом. Но на этом деле Рэбэк потерпел крушение.

Разработка угольных копей считалась одним из очень доходных, но зато и самых рискованных видов предприятий.

Экономические памфлеты XVII и XVIII веков полны рассказов и рассуждений на тему: «Как многие углепромышленники растратили на копях огромные состояния и умерли нищими». «Как предприниматели, вооруженные последними техническими знаниями и средствами, а многие и редкими машинами, до тех пор неведомыми, как например, бурением при помощи железных прутьев для проверки глубины и толщи пластов угля, редкими машинами для откачки воды из шахты, тележками, которые везет одна лошадь, для подвозки угля к пристани на реке», — как такие предприниматели, из которых иные вложили до 30 тыс. фунтов стерлингов, «в конце-концов уезжали домой верхом на лошади без всякой поклажи».

Знания и опыт покупались очень дорогой ценой.

И Рэбэк споткнулся на том же, на чем споткнулись до него не один десяток, а то и сотня углепромышленников — на воде, на выкачке ее из шахт. Но это случилось несколько лет спустя, а сейчас Рэбэк находился в полном расцвете своих сил, в разгаре своей предпринимательской деятельности широкого размаха, уверенный в дальнейшем блестящем расцвете своего дела. Недаром он и приобрел себе недалеко от своих угольных копей в Борроустоннесе княжескую усадьбу — Киннэль-Хаус, — «старинный замок герцога Гамильтона, красиво расположенный недалеко от берега моря и окруженный рощами, которые оглашаются звонким пением птиц и нежным воркованием лесных голубей» — как описывал эту резиденцию один из современников.

Конечно, такой человек, как Рэбэк, мог быть очень полезен Уатту. Где же в Шотландии, как не на Карроновском заводе, можно было построить его машину?

Но и Уатт со своими оригинальными идеями и со своими усовершенствованиями огненного насоса мог быть интересен для Рэбэка хотя бы уже по одному тому, что справляться с подземными водами в Борроустоннесе было так же трудно, как и на любой другой угольной шахте. Однако, изобретение Уатта было пока еще настолько незрелым, что даже предприимчивый и не лишенный некоторого авантюризма Рэбэк пока что не строил себе никаких широких деловых перспектив. Какого-либо формального соглашения между ними не было заключено, но, вероятно. Рэбэк обещал Уатту помощь и поддержку.

Он внимательно стал следить за работой Уатта, и завязавшаяся между ними переписка служит драгоценнейшим материалом для истории уаттовского изобретения.

В течение лета 1765 года Уатт сделал некоторые исправления и добавления в своем маленьком приборе, усовершенствовал некоторые детали. Весьма вероятно, что он сделал второй экземпляр прибора приблизительно таких же размеров, как и его первая модель. Дело в том, что в Кенсингстонском музее в Лондоне в числе хранящихся инструментов, приборов и машин Уатта имеется небольшой приборчик, который близко совпадает с описанной Уаттом его первой конструкцией. С ним ли, или с первой моделью производил свои опыты Уатт, не так уж важно, гораздо важнее, что он уже сейчас, на первых порах, встретил некоторые из тех затруднений, которые будут преследовать его в течение многих лет, поставят под вопрос самую осуществимость его изобретения. Уже сейчас трудно было добиться достаточно плотного прилегания поршня к стенкам цилиндра. Жалобы на это мы встречаем в первом же из сохранившихся писем Уатта к Рэбэку.

«Я испытал свою новую машину, — пишет Уатт 23 августа 1765 года, — и получил хорошие результаты, хотя из-за плохого качества материалов я не смог добиться полной непроницаемости воздуха, однако, немедленно после открытия выпускного крана поршень без нагрузки поднялся с такой скоростью, как удар молотка, а, будучи нагружен 18 фунтами, т. е. по 7 фунтов на кв. дюйм, с такой скоростью, как если бы впрыскивалась обычным способом вода».

Таким образом конденсатор действовал хорошо.

Схема действия первых уаттовских моделей с конденсатором.

При небольшом подъеме поршня в насосе Р пар из верхней части цилиндра над поршнем D устремляется (кран Е открыт) в конденсатор К, где и сгущается. Над D образуется вакуум (разрежение). Пар, поступающий из котла А (кран С открыт, кран Н закрыт), производит давление (вместо атмосферного воздуха) на поршень D, поднимая его.

«На основании этого, — продолжает дальше Уатт, — я начал делать более крупную и более совершенную модель, так как теперь я почти не сомневаюсь, что она будет работать вполне удовлетворительно».

Пока еще главное внимание Уатта обращено не столько на механическую сторону машины, сколько на происходящие в ней тепловые процессы. Он рассказывает Рэбэку о ряде произведенных им опытов и о своих выводах, что «пропорционально тому, как увеличивается явная теплота пара, его скрытая теплота уменьшается».

Совершенно устранить потери пара — вот цель, поставленная Уаттом.

«Я ожидаю почти совершенно устранить потери пара и, таким образом, довести машину до совершенства», — писал Уатт своему другу доктору Линду 4 сентября 1765 года.

Как видно, в общем, маленькая модель действовала настолько удовлетворительно, что Уатт, одновременно с опытами над ней, строил другую модель значительно большего размера.

«Я продвигаюсь вперед с моделью машины с наивозможной быстротой», — писал Уатт Рэбэку. Тот с нетерпением ждал присылки обещанной Уаттом большой модели. «Двигайте ее возможно скорее вперед», — писал ему Рэбэк. Но Уатт вместо присылки модели бомбардировал Рэбэка письмами, в которых рассказывал о всевозможных изменениях, вносимых им в прибор, о своих неудачах и препятствиях, которые ему удалось преодолеть.

Большая модель вскоре была готова. Она была примерно в два или три раза больше первой. Согласно позднейшим пометкам, сделанным Уаттом на своих письмах (около 1808 года он собирался писать книгу о паровой машине и приводил в порядок свой архив), диаметр ее цилиндра был равен 5 или 6 дюймам, ход поршня — 2 фута. «Внутренний цилиндр, был сделан из меди» в высшей степени примитивно, из согнутого в трубку медного листа, «не высверлен, но выкован» Это был единственный способ, которым мог изготовить его Уатт, так как у него не было никаких приспособлений для расточки более или менее крупных цилиндров. Вполне естественно, что цилиндр «был не очень точен». «Он был заключен в деревянный паровой кожух и поставлен в обратном положении (т. е. рабочим, закрытым, концом вверх, а не вниз, как в ньюкомэновской машине. — М. Л.); поршень работал через отверстие в нижнем днище парового резервуара».

Модель вначале не оправдала ожиданий Уатта.

«Я произвел испытания моей машины, — писал он Рэбэку, — она не совсем соответствовала моим ожиданиям, но в ней нет таких недостатков, которых, я думаю, я не смог бы устранить. Главным, я полагаю, единственным недостатком является неплотность прилегания поршня, но я думаю, что уже нашел средство против этого. Как бы то ни было, потребление ею пара, я уверен, будет чрезвычайно мало, а конденсация будет происходить достаточно быстро».

При постройке этой машины в еще большей степени выступило то же затруднение, что и при изготовлении первой модели — неплотное прилегание поршня. Над этим приходилось теперь очень серьезно задуматься.

Вопросы физического порядка тоже интересовали Уатта при испытаниях этой модели. Он пишет о наивыгоднейшем давлении, о температуре пара и т. д.

Уатт думал и об усовершенствованиях в котле, имеющих целью сбережение топлива. Он описывает Рэбэку работу котла «черепаховой формы, колосники которого сделаны из полых труб, наполненных водой, который при сжигании 4 фунтов угля превращает в пар 25 фунтов воды в 44 минуты от начала кипения воды, а иногда и скорее».

Для испытания этой машины Уатт подвешивал груз не непосредственно к поршню, а шток поршня был соединен с рычагом, один конец которого был закреплен, а другой уравновешен грузом. Такое приспособление было необходимо, так как модель была уже настолько велика, что при непосредственном подвешивании Уатту пришлось бы возиться с пятипудовыми гирями. Результаты опытов с этой большой моделью оказались настолько удовлетворительными, что Уатт наконец решился приступить к постройке большой машины.

В ноябре 1765 года он посылает Рэбэку детальные чертежи и описания поршня и цилиндра, который нужно отлить на Карроновском заводе. Длина цилиндра 7 футов, диаметр 24 дюйма. «Его следует сделать возможно более круглым и сколь возможно одинаковой ширины во всех направлениях».

Трудно сказать, какой вид должна была иметь эта машина. Если судить по чертежам, вернее, эскизам Уатта, которые он сам впоследствии относил к этому времени (1765–1766 гг.), то в самой конструкции машины он вводил смелое новшество. Он совершенно отбрасывал коромысло — эту неотъемлемую часть ньюкомэновской машины, так что поршень насоса непосредственно был соединен со штоком поршня машины. Цилиндр был поставлен в перевернутом положении, т… рабочим движением поршня было движение вверх. Одним словом, тут в большом масштабе должна была быть осуществлена та же конструкция, которая, простоты ради, была применена в его первой модели. Впоследствии он осудил эту конструкцию, как нелепую фантазию неопытного инженера.

«В то время он имел, по его словам, пристрастие к перевернутому положению цилиндра и к другим изменениям его собственного изобретения, которые соблазняли его вследствие его неопытности в механической практике в большом масштабе».

Эта конструкция, действительно, была не осуществима в первых машинах Уатта, да еще и многие десятки лет спустя качались громоздкие коромысла паровых машин, но как-раз именно этой конструкции — машине без балансира — принадлежало будущее.

Для большой машины надо было внести изменения и в изобретенном им холодильнике. Вместо трубчатого холодильника Уатт придумал пластинчатый холодильник, в котором пар охлаждался в ряде очень плоских — в виде пластинок — тонкостенных резервуаров. Эта система оказалась гораздо проще, ибо для того, чтобы получить ту же поверхность охлаждения для большой машины, нужно было устроить холодильник чуть ли не с несколькими сотнями тонких трубок. То, что было осуществимо технически для маленькой модели, оказалось совершенно непригодным, слишком трудным для изготовления в больших масштабах.

Может быть, толчком к изменению конструкции послужило чисто внешнее обстоятельство. Как-раз в декабре 1765 года умер тот жестяных дел мастер, который паял для Уатта его холодильники. Уатт был в большом затруднении, где ему найти другого такого искусника. Кто теперь будет паять ему из жести бесконечное число трубок? Примитивная техника, даже в мелочах, всюду ставила ему рогатки. Характерно, что Уатт почти ни одной из них не смог устранить собственными силами.

Первая попытка воплотить в большом масштабе свое изобретение кончилась полной неудачей: Карроновский завод не справился с задачей, и отлитый там Цилиндр никуда не годился. И это не было случайностью. Дело было не в небрежности работы или в неопытности мастеров; Карроновский завод до этого изготовил не один десяток цилиндров для ньюкомэновских машин, вполне для них годных. Вместе с заводом Дэрби в Колбрукдэле Карроновский завод был единственным поставщиком этих цилиндров на всю Англию и даже за границу.

Знаменитый Смитон несколько позже (в 1769 г.) сконструировал даже специальный станок для расточки внутренней поверхности цилиндра, благодаря которому изделия Карроновского завода, по мнению современников, отличались особенно высокими качествами. Но когда Уатт заказывал свой цилиндр, этого станка еще не было. Прежние методы работы, годившиеся для ньюкомэновской машины, уже не годились для уаттовской. И хотя оборудование завода являлось тогда последним словом техники, оно уже было недостаточно для постройки машины Уатта даже в самой примитивной ее форме.

Когда Уатт получил из Каррона заказанный там цилиндр, оказавшийся недостаточно точным, то он был, вероятно, крайне неприятно поражен. Но как реагировал он на эту неудачу в качестве механика-изобретателя? Причину неудачи он очень хорошо знал: станок, растачивающий цилиндр, был недостаточно точен. Но Уатт не приложил никаких усилий, чтобы устранить эту причину. Вполне естественно было бы направить всю энергию и весь свой изобретательский талант на преодоление этого препятствия, на усовершенствование оборудования, но Уатт решительно ничего в этом направлении не придумал и не сделал, а между тем техника производства имела решающее значение для судьбы его изобретения.

Сфера производства оказалась ему чужда, она всегда останется ему чужда. Он будет строить свои машины при помощи тех средств, которые ему будет давать современная техника, но сам он не будет вносить никаких усовершенствований в нее, за него это сделают другие. На Карроновском заводе этого не сделали.

Тот же Рэбэк или Гаскойн посмотрели очень равнодушно на плохое выполнение поставленной им задачи. Да это и понятно: что за беда, если завод не может точить цилиндры для уаттовской машины, ведь еще большой вопрос, как в дальнейшем пойдет дело с этими машинами. Одну-две штуки можно будет как-нибудь сделать, а придумывать еще специальное оборудование для постройки их, пожалуй, преждевременно. Так, вероятно, рассуждали на заводе.

Рэбэк пока еще присматривался к Уатту и, повидимому, никаких денег затрачивать на его фантазии еще не собирался: никакого соглашения с Уаттом пока не было заключено, и большой еще вопрос, помогал ли уже тогда Рэбэк Уатту деньгами, как рассчитывал на это доктор Блэк, знакомя своего друга с ловким заводчиком.

С весны 1766 года занятия Уатта паровой машиной внезапно обрываются на целых полтора года. Неудача с большим цилиндром, несомненно, сыграла тут свою роль. Постройка большой машины оказалась делом несравненно более трудным, чем можно было ожидать: она требовала денег, и больших денег, а их У самого Уатта теперь едва ли было больше, чем в первые годы его пребывания в Глазгоу. Если он сейчас и зарабатывал больше, чем тогда, то зато возрасли и расходы: у него была семья — жена, двое детей.

После смерти его компаньона Крэга в 1765 году мастерская и лавка геодезических инструментов едва ли давали доход: сам Уатт коммерческими талантами не отличался. Повидимому, около этого времени он ликвидирует свое маленькое предприятие, — после 1765 года не сохранилось никаких деловых записей, относящихся к нему.

Казалось, гораздо выгоднее использовать свое знание геодезии и умение обращаться с геодезическими инструментами непосредственно на практике. Работа Уатта над паровой машиной также дала ему много знаний, из которых можно было попытаться извлечь и материальные выгоды. Летом 1766 года Уатт в компании с некиим Мак-Гилем открывает контору, как геодезист и инженер.

Вероятно только теперь, после знакомства с Рэбэком и неоднократных посещений Карроновского завода, Уатт ознакомился впервые с работой больших атмосферных машин. Осенью 1765 года он подробно исследовал работу ньюкомэновской машины на угольных копях, принадлежащих Рэбэку в Боустоне, рассчитал расход пара на каждый ход поршня и послал подробный отчет Рэбэку. Это было, возможно, первым его исследованием паровой машины в натуре.

«То, что я знал тогда (в декабре 1765 г.) о паровых машинах, — писал он года через два одному из своих приятелей, — является сущими пустяками по сравнению с тем, что я знаю сейчас».

Но уже через год Уатт вместе со своим компаньоном предложили Карроновскому заводу спроектировать машину нового типа. Был ли выполнен этот заказ и хорошо ли — мы не знаем, но другие заказчики, имевшие неосторожность заказать Уатту огненную машину, жаловались на плохую работу, да и сам Уатт впоследствии признавал, что он в то время имея еще «очень мало опыта в постройке больших машин хотя и построил их несколько штук самого обычного типа».

Работа эта носила очень случайный характер. Го раздо удачнее и постояннее в отношении заработка была работа геодезиста.

Дело это было сравнительно новым в Шотландии, профессия редкой. И в Англии хорошие геодезисты, обыкновенно бывшие вместе с тем и очень крупными инженерами-строителями, были наперечет. Таковы, например, Смитон или Бриндли, имена которых гремели по всей стране.

А между тем спрос на геодезические работы в Шотландии возрастал с каждым годом в связи с общим экономическим подъемом страны. Глазгоусцы хотят расширить свой порт, но в особенности начинает развиваться строительство каналов. Уже в конце XVII века создавались проекты соединения западного и восточного побережий Шотландии при помощи канала. Этот проект сквозного канала между заливом Клайд и заливом Форд теперь снова оживает.

В 1768 году образовалась компания для осуществления этого проекта, но дело рухнуло вследствие наступившего кризиса. Канал все же в конце-концов прорыли, но строили его двадцать два года. В 1760 году при помощи Монклэндского канала предполагают облегчить вывоз угля из богатых залежей в районе Аирдрай и Котбридже, так как возрастающая железоделательная промышленность Шотландии требовала больших масс этого топлива. Наконец, в северной Шотландии, по ее горной части, по целой цепи озер хотят прорыть сквозной Каледонийский канал. Государство субсидировало это предприятие, рассчитывая благодаря ему поднять земледелие и вообще все хозяйство мало культурной горной области и приостановить эмиграцию горцев.

Уатт принял большое участие во всех этих работах. В течение почти десяти лет геодезические работы были его основной профессией и главным источником заработка.

Первой его работой в этой области была съемка трассы небольшого канала для Карроновского завода. В связи с этим делом он в марте 1767 года побывал в Лондоне, где ему нужно было добиться от парламента разрешения на постройку этого канала. Уатт оказался плохим дипломатом, и в парламенте проект был провален — не удалось сговориться с землевладельцами, да к тому же трассу не одобрил такой авторитет, как Смитон. Виноватым в этой неудаче был, конечно, не Уатт, а английский парламент. «Я никогда не видел, — писал Уатт своей жене, — такого количества собранных в одном месте отовсюду бестолковых людей; правильно говорит Мак (вероятно, его компаньон. — М. Л.), я уверен, что чорт наложил на них свою лапу».

На обратном пути из Лондона Уатт внимательно осмотрел крупнейшее гидротехническое сооружение в Англии — канал Бриджуотера; это теперь интересовало его уже с чисто профессиональной точки зрения.

«Наконец-то я снова буду дома и, бог даст, на некоторое время, — писал Уатт в январе 1768 года доктору Линду, — я хочу попробовать сделать кое-что, на что вы, я уверен, с удовольствием посмотрели бы (p?rpetuum mobile, волшебный элексир и др. подобные вещи). Серьезно, вы бы доставили мне большое удовольствие, если бы провели несколько недель у меня».

Действительно, зимой 1767–1768 года Уатту выдалось свободное от геодезических работ время, но, конечно, его досуг был заполнен не изысканиями философского элексира или постройкой перпетуум-мобиле, а все та же паровая машина снова начала занимать его. Он работает тогда над «паровым колесом», т. е. ротационной машиной, над которой он задумывался и раньше. Главное внимание обращено Уаттом на усовершенствование атмосферной машины. Был, повидимому, и внешний толчок к возобновлению этих занятий; недаром прошлогодней весной во время поездки в Лондон Уатт проездом побывал в Бирмингаме и под величайшим секретом рассказал доктору Дарвину о своем изобретении. Не сдержал ли доктор свое слово, или же сам Уатт тогда же рассказал об этом еще кое-кому в Бирмингаме и в том числе доктору Смоллу, другу и компаньону знаменитого заводчика Болтона, но, как бы то ни было, изобретением Уатта в Бирмингаме очень заинтересовались. Несколько дней спустя, после отправки письма Линду, Уатт получил из Бирмингама письмо: «У меня нет никаких сомнений в вашем успехе, — писал Смолл Уатту, — а также в том, что вы приобретете богатство, если поведете дело надлежащим образом; вы тогда будете во всем этом деле единственным владельцем даже после того, как истечет срок вашего патента… Я не уверен, возможно ли будет заключить договоры о соучастии относительно парового колеса отдельно и поршневой машины тоже отдельно без того, чтобы они не затрагивали друг друга. Если это было бы возможно, то Болтон и я желали бы вступить с вами в соглашение как относительно того, так и другого изобретения, но при условии, что вы будете жить здесь».

Так мог писать только человек, хорошо бывший в курсе дела. В беседе ли или в предыдущей переписке, но Уатт, повидимому, уже до этого всесторонне обсуждал со своими новыми друзьями вопрос о своем изобретении. Уже поговаривали о возможных успехах изобретения и о патенте, и, вероятно, об участии в нем бирмингамцев. Новые друзья постарались открыть Уатту очень широкие горизонты.

Приблизительно около этого времени, зимой 1767–1768 года, Уатт заключает формальное соглашение в Рэбэком. Очень может быть, что это соглашение стоит в связи с переговорами Уатта с Болтоном. Это была продажа изобретения за «чечевичную похлебку».

Когда лет через шесть, в 1773 году, расторгали этот договор, то Уатт так формулировал взаимные обязательства:

«Доктор Рэбэк должен уплатить долг в 1000 фунтов стерлингов, сделанный до соглашения с означенным Джемсом Уаттом на производство опытов, относящихся к изобретению машины, а, кроме того, уплатить расходы по приобретению патента и на опыты. Джемс Уатт должен был ввести эти опыты, и он предоставлял доктору две трети права собственности на означенное изобретение, удерживая одну треть в свою собственную пользу».

На деле, как мы увидим, Рэбэк не оказал почти никакой помощи Уатту, но в данный момент Уатт мог почувствовать за собой сильную поддержку. Имело смысл снова заняться своим изобретением.

Уатт работает и над «паровым колесом», т. е. ротационным двигателем, которое думает скоро закончить, и над моделью поршневой машины. «Колеса» он так никогда и не закончил, а над моделью провозился несколько месяцев и только в середине апреля мог приступить к опытам над ней. Модель была значительно больше всех предыдущих. Цилиндр ее был 7? дюймов, диаметром в 12 дюймов в высоту. На этот раз он был сделан из олова. Главную трудность опять представлял поршень, но все же после долгого прискабливания его удалось хорошо пригнать. Цилиндр был помещен в паровую рубашку, а поршень действовал при помощи давления пара. Уатт сначала совершенно не обращал внимания на механическую сторону конструкции. Его главным образом интересовало, как конденсируется пар и какой вакуум получается в цилиндре. При испытаниях случилось небольшое несчастье, вскоре, впрочем, исправленное: ртуть из вакуумметра попала в цилиндр и повредила его. Уатт внес усовершенствования в насос для выкачки конденсационной воды; вместо простого насоса он поставил двойной и два конденсатора. Во избежание повторения поломок Уатт стал измерять вакуум уже не при помощи барометра, а измеряя усилие, которое требовалось, чтобы поднять поршень насоса для выкачки воды. Полезное давление атмосферы, на основании этих измерений, составляло около 13? фунтов на кв. дюйм. Опыты эти с полной убедительностью показали «два чрезвычайно важных факта, — писал Уатт Рэбэку 28 апреля 1768 года, — совершенство вакуума и внезапность конденсации». Но самым важным было определить количество расходуемого пара.

«Я не успокоюсь, пока не узнаю точное количество потребляемого пара, хотя, на основании целого ряда фактов, я думаю, что оно оправдает наши надежды. Во всяком случае, вакуум хорош и образуется внезапно, и расход пара, несомненно, наименьший, какой только возможен», — писал Уатт через две недели Рэбэку, а еще две недели спустя он смог сообщить ему и окончательные результаты.

«Сегодня я испытывал снова машину с двойным конденсатором. Вакуум, как и прежде, равен 14 фунтам на кв. дюйм и образуется быстрее, хотя новый аппарат не вполне непроницаем для воздуха… Я нашел, что машина легко может сделать 20 ходов в минуту… Я наполнил котел до известного уровня, довел его до кипения и продолжал это кипение в течение часа. За это время расход пара составил 300 куб. дюймов. Я повторил этот опыт и получил приблизительно тот же результат. 300: 60 дает 5 куб. дюймов в минуту, или на один ход поршня приходится ? куб. дюйма. Далее — диаметр цилиндра 7? дюйма; если возвести в квадрат, получаем 56, отнять ?, чтобы получить квадратные дюймы, имеем 42, умножив их на 12, получаем 504 куб. дюйма, т. е. около 1/3,5 части куб. фута. На этот объем потреблялось только ? куб. дюйма пара… Таким образом, я с полной уверенностью могу сказать, что один куб. фут объема цилиндра будет требовать превращения в пар только одного куб. дюйма воды. Я даже думаю, что в больших машинах с сильным котлом и горячим паром половина этого количества будет достаточна»[5].

Результаты эти вполне удовлетворили Уатта. Они удовлетворили и Рэбэка. Пора было позаботиться об охране изобретения, запатентовать его. Это была довольно хлопотливая процедура: надо было ехать в Лондон.

«9 августа 1768 года. Принес присягу и подал заявку на патент», — записал Уатт в своем дневнике.

В этой заявке Уатт определял сущность своего изобретения как «новый метод уменьшения расхода пара, а следовательно, и топлива в огненных машинах».

Через несколько дней после этого Уатт получил письмо из Бирмингама: «Кончайте ваши дела с патентом и приезжайте в Бирмингам», — писал доктор Смолл.

Для выполнения еще ряда формальностей в столице пришлось пробыть еще около двух недель.

27 августа Уатт выехал из Лондона и на другой день был в Бирмингаме. Ему предстояла встреча с человеком, который в дальнейшей судьбе как его самого, так и его изобретения, должен был сыграть решающую роль, — с Мэтью Болтоном, владельцем завода в Сохо, одного из крупнейших предприятий в Европе.

Мануфактура Болтона в Сохо.

Производство мелких металлических изделий давно уже сосредоточивалось в районе Бирмингама. Бирмингам славился своим кузнечным товаром еще в XVI веке. Ремесло процветало, меньше стесняемое здесь цеховой регламентацией, нежели в других городах Англии, так как Бирмингам долго не считался городом, имеющим хартию, и поэтому порядки здесь были более свободные. Во время религиозных преследований против диссентеров здесь осело много гонимых протестантов, большей частью искусных ремесленников. В годы революций и войн Бирмингам в большом количестве изготовлял оружие. Так, во время второй революции, он поставил пятнадцать тысяч клинков. В мирное время тут изготовлялись так называемые бирмингамские безделушки, всевозможные мелкие изделия из разных металлов.

С конца XVII века первое место заняло, далеко оставляя за собой прочие отрасли производства, изготовление стальных пряжек. Блестящая стальная бирмингамская пряжка расходилась по всему миру: в Америку, в Голландию, в Германию, в Италию, в Испанию и даже Францию. Когда пряжку сменила пуговица, то Бирмингам превратился в пуговичное царство. В Бирмингаме делали также всевозможные предметы из меди, латуни и серебра, в общем, дешевый товар, не пользовавшийся особенно высокой репутацией в отношении качества.

В Бирмингаме господствовало мелкое производство: множество небольших мастерских. Но всеми делами заправляла небольшая группа богатых купцов-скупщиков, дававших мастерам сырье и получавших от них готовый товар. В Бирмингаме эта система рассеянной мануфактуры имела некоторые особенности. Крупные скупщики имели дело с рядом более мелких скупщиков, а те в свою очередь с мастерами, являвшимися вместе с небольшим числом подручных подмастерьев непосредственными производителями. Цепь посредников в Бирмингаме, таким образом, имела несколько лишних звеньев.

Отец Мэтью Болтона принадлежал к числу этих мелких предпринимателей. Он скупал и производил дешевый серебряный товар. Его сын уже довольно рано проявил незаурядные коммерческие и предпринимательские способности. Семнадцати лет Мэтью придумал новый фасон стальных пряжек, который стал пользоваться таким успехом, что его массами стали экспортировать во Францию и вывозить оттуда в Англию в качестве французского товара.

Старый Болтон умер в 1759 году. Мэтью наследовал все дело, женился на богатой невесте, взяв за ней 27 тыс. фунтов стерлингов приданого, и усиленно стал развивать отцовское предприятие. Он нашел себе компаньона в лице некоего Джона Фодзергиля и выстроил в двух милях к северу от Бирмингама, в местечке Сохо завод, вскоре ставший крупнейшим предприятием Англии. Между новым предприятием молодого Мэтью Болтона и промышленным заведением старого Мэтью Болтона лежала почти такая же пропасть, какая лежит между мастерской ремесленника и крупным капиталистическим предприятием. Между Мэтью Болтоном и теми людьми, которые работали у него в Сохо, лежала пропасть, отделяющая капиталиста от рабочего, и нигде в Бирмингаме эта пропасть не была глубже, чем в Сохо, и никто лучше не сознавал этого, как сам Мэтью Болтон, когда он давал такие советы одному из своих друзей, просившему принять в качестве ученика в Сохо его брата.

«Я не думаю, — писал Болтон, — чтобы это было подходящим делом для вашего брата, так как это предприятие не таково, чтобы можно было вступать в него с ничтожными средствами, оно требует даже больше денег, нежели те суммы, которые достаточны для крупного купца, так что человек, вступающий в него, должен быть или рабочим-поденщиком или же владельцем очень большого состояния».

В Сохо сложились отношения и складывалась организация производства, характерные для той промышленности, которая, говоря словами Энгельса, «заменила инструменты машинами, мастерские — фабриками и вследствие этого превратила трудовые элементы среднего класса в рабочий пролетариат… оттеснила мелкую буржуазию и разделила все население на два противоположных лагеря»… — той промышленности, где тот, «кто рождается рабочим, должен остаться им навсегда».

Рынком для Сохо был весь мир: «Я готов работать на всю Европу, — писал Болтон, — и изготовлять предметы, в которых она нуждается, из золота, из серебра, из меди, из стали, из платины, из черепахи». А через некоторое время Болтон уверял, что он хочет строить паровые машины на весь мир. Только в таких широких масштабах он и мыслил производство. Правда, постройка машин для завода Сохо оказалась делом более трудным и была осуществлена уже сыном Болтона.

Из всего, что рассказал Уатт о своем пребывании в Лондоне и Бирмингаме, Рэбэк мог притти к одному выводу: надо проводить в жизнь уаттовское изобретение. Пускай только Уатт не увлекается разними усовершенствованиями, а начинает строить большую машину.

«Я очень хочу испытать машину в большом масштабе, — писал Рэбэк недели две спустя после приезда Уатта из Бирмингама. — Вы упускаете самую лучшую часть вашей жизни; нельзя терять ни одного дня, ни одного мгновения, и вы не должны допускать, чтобы ваши мысли обращались к каким-нибудь другим предметам и даже на усовершенствование вашего изобретения, а вы должны стремиться наискорейшим и наилучшим образом осуществить его в надлежащем масштабе». Через несколько дней он настойчиво звал Уатта приехать в Киннэль, где должен был быть окончательно установлен весь проект большой машины. Но Уатт не спешил, он хорошо помнил неудачу со своей первой попыткой постройки машины в натуру, когда чугунный цилиндр оказался никуда не годным. Он хотел сначала построить модель крупных размеров, чтобы на ней окончательно проверить целый ряд деталей. За это дело он принялся тогда же осенью.

Надо было решить и другой вопрос, — где установить машину. Патент еще не был получен, и широко разглашать об изобретении не имело смысла. Лучше всего строить машину где-нибудь подальше от посторонних любопытных глаз.

Уатт предложил установить ее где-нибудь в парке в усадьбе Киннэль-Хаус; недалеко позади усадьбы протекает небольшой ручей, он будет давать достаточно холодной воды для машины, и вот тут на лужайке лучше всего построить небольшой дом, в котором и следует установить машину. «Здесь мы будем, — писал Уатт, — более спокойны от соглядатаев, нежели в Борроустоннесе».

Скрывать этого дела не имело смысла только от Болтона и Смолла, и о своих работах, о всех своих делах Уатт информировал своих бирмингамских друзей лучше, чем своего законного компаньона Рэбэка. Считал ли он, что без Болтона и Смолла дело все равно не обойдется, рассчитывал ли он, что они в будущем смогут ему очень пригодиться, или завязались между ними действительно тесные дружеские отношения, во всяком случае, Уатт спешил поделиться с ними всем, что лежало у него на душе. Его бирмингамские друзья должны были знать не только обо всех его опытах, успехах, неудачах, они должны были знать его мысли, проекты, и письма Смоллу оказывались испещренными эскизами деталей машины, беглыми набросками технических идей, забредших в голову изобретателя и очень часто даже не осуществленных впоследствии.

«Я почти закончил свою модель машины; когда я ее испытаю, я вам сообщу об успехе», — писал Уатт Болтону в средине декабря 1 768 года. Он много тогда работал над усовершенствованием и упрощением конденсатора и насоса к нему. Долго бился, чтобы клапаны открывались без трения и чтобы через конденсатор проходило возможно больше воды. Через три месяца он испытал готовую модель. Потери внутри машины были невелики. «После того, как она была освобождена от воздуха, — писал Уатт Рэбэку, — она легко поднимала 620 фунтов и, я думаю, без труда подняла бы и больший груз, но у меня ничего не было подходящего под руками. Все давление на поршень составляло около 740 фунтов».

На другой день нашелся дополнительный груз в виде ступки, весящей около 80 фунтов. Машина легко поднимала прежний груз вместе с подвешенной к нему ступкой. Эти испытания модели привели также к очень важному выводу относительно того, из какого материала следует делать цилиндр для большой машины. Чугун совершенно не годился, так как из него даже для модели нельзя было изготовить достаточно точно цилиндр, диаметром 8? дюйма.

«Я нахожу, — писал Уатт Рэбэку, — что этот цилиндр, изготовленный из чугуна, будучи на 1/8 дюйма шире на одном конце, чем на другом, не является без обильной смазки столь непроницаемым для пара, как оловянный цилиндр, который я имел до этого». Отсюда делался вывод, что «наилучшим и самым дешевым цилиндром для большой машины будет цилиндр из олова. От внешних повреждений он будет защищен деревянным кожухом, а с внутренней стороны никаких повреждений не нужно будет опасаться».

Обо всем этом Уатт написал и Смоллу, а кроме того, рассказал ему и свой проект, как делать такой оловянный цилиндр, прокатав олово в пластины, толщиной в 3/4 дюйма, разрезав их на полосы одинаковой ширины и спаяв эти полосы.

Паровая машина с оловянным цилиндром! Такое решение подсказывала Уатту современная металлообрабатывающая техника.

Одновременно с постройкой модели Уатт был занят хлопотами о патенте и составлением спецификации к нему. Пока она не будет составлена, Рэбэк не советовал спешить с патентом. Потом Рэбэк вдруг заторопился и готов был тотчас же выложить деньги на расходы по получению патента. Впрочем, это обязательство так и осталось на бумаге, и деньги на нужные платежи дал Уатту Блэк.

Чертеж цилиндров и конденсатора, собственноручно сделанный Уаттом в 1769 г. для получения патента.

5 января 1769 года Уатту был выдан патент на «методы уменьшения расхода пара, а следовательно, и топлива в огненных машинах», а в апреле того же года была утверждена и спецификация.

Составление спецификации было трудным делом, надо было обдумать и взвесить каждое слово. Уатт занялся ею тотчас же по возвращении из Лондона осенью 1768 года, но когда был получен патент, она еще не была готова (спецификацию надо было подать в течение четырех месяцев после получения патента).

«Я написал и переписал спецификацию вот уже два или три раза, и все-таки я ею еще не доволен, хотя она сейчас лучше, чем была», — писал Уатт Рэбэку в ноябре 1768 года.

Он обсуждал ее не только с Рэбэком, но и со своими новыми бирмингамскими друзьями и послал им свой проект спецификации. Там его внимательно проштудировали, и Смолл, конечно, под диктовку Болтона, высказал по поводу его целый ряд соображений.

«Болтон и я, — писал Смолл, — рассмотрели вашу бумагу и полагаем, что вы не должны давать ни чертежей, ни описаний какой-либо особой машины (если только это будет допущено патентным ведомством), но самым ясным образом указать, что вы открыли некие принципы и обдумали новые применения других принципов, и из сочетания их вы предполагаете строить паровые машины значительно большей мощности и применимые для значительно большего количества полезных целей, нежели какая-либо из до сих пор построенных машин».

«Я уверен, — не без ехидства писал Смолл Уатту, — что на основании составленной мной спецификации опытный механик может построить вашу машину, хотя она и нуждается в поправках, но вы, конечно, не обязаны обучать всякого болвана в Англии мастерски строить машины».

И действительно, спецификация была составлена в очень точных, но чрезвычайно общих формулировках.

Эта общая формулировка впоследствии создала и для изобретателя, и для его компаньона много хлопот, но тогда в Бирмингаме об этом не думали.

Болтон посоветовал составить спецификацию именно так, имея в виду вступить в компанию с Уаттом и устранить возможных конкурентов.

В спецификации Уатт так определял основные принципы своего изобретения.

«Мой способ для уменьшения расхода пара в паровых машинах, а следовательно, и уменьшения расхода топлива, состоит в следующих принципах.

1. Сосуд, в котором применяется сила пара для работы машины и который в обыкновенных огненных машинах называется цилиндром, а я называю его паровым резервуаром, должен быть во все время работы машины сохранен в столь же нагретом состоянии, как и входящий в него пар, во-первых, путем окружения его оболочкой из дерева или из другого материала, плохо проводящего теплоту; во-вторых, окружая его паром или другими нагретыми телами и, в-третьих, не допуская, чтобы вода или другое какое-либо тело, более холодное, чем пар, проникло в него или пришло бы в соприкосновение в ним во время его работы.

2. В машинах, которые должны полностью или частью работать посредством конденсации пара, обращение пара в воду должно происходить в сосудах, отделенных от цилиндра, но могущих иногда сообщаться с ним. Эти сосуды я называю конденсаторами, и их нужно во время работы машины посредством действия воды или другого холодного тела сохранять по меньшей мере столь же холодными, как окружающий воздух.

3. Воздух и другие упругие газообразные тела, не сгущенные вследствие низкой температуры конденсатора и мешающие работе машины, должны удаляться из конденсатора посредством насосов, приводимых в действие самой машиной или другим каким-либо образом.

4. Во многих случаях я рассчитываю применять упругую силу пара для давления на поршень или другие части, заменяющие его, таким же образом, как применяется атмосферное давление в теперешних обыкновенных огневых машинах. В тех случаях, когда нехватает холодной воды, машины могут работать исключительно силой пара, причем последний по совершении работы выпускается прямо в атмосферу.