Лев Гумилевский - Создатели двигателей
Это было 10 августа. Для первого опыта применили бензин. В величайшем волнении следил изобретатель за приготовлениями.
Возле него находился старый институтский приятель, Люсьен Фогель, теперь руководивший мастерскими. Машину привели в движение трансмиссией. Дизель распорядился подать в цилиндр порцию бензина. Монтер впрыснул бензин после того, как движением поршня двигатель засосал чистый воздух, а обратным движением сжал его в запертом цилиндре до тридцати четырех атмосфер. По расчетам Дизеля, от этого сжатия воздух в цилиндре должен был накалиться до такой температуры, при которой всякое топливо должно было вспыхнуть само по себе.
Друзья молча смотрели на индикатор, указывавший высоту давления в цилиндре. Фогель думал, сомневаясь, о том, произойдет ли в действительности вспышка. Дизель в этом не сомневался. Он ждал движения стрелки индикатора, чтобы определить силу давления газов после сгорания. Едва лишь монтер ввел бензин, как он сказал:
— Вспышка есть!
В то же мгновение стрелка шарахнулась ввысь. Описывая полукруг по циферблату, она поднялась до деления в восемьдесят атмосфер, свидетельствуя о происходящем в цилиндре давлении расширяющихся продуктов сгорания. Но давление было в действительности значительно выше: индикатор разлетелся на куски.
Индикатор разлетелся на куски.
Свистящий воздух оставил след на виске. Дизель едва не получил удар в голову. Бледный Люсьен с испугом отшатнулся. Несколько секунд они смотрели друг на друга, ошеломленные взрывом и еще более удачей первого опыта. Ведь несчастный случай прежде всего доказывал, что чистый воздух, подвергнутый высокому сжатию, в самом деле доводится до температуры самовоспламенения топлива и введенному в этот воздух горючему не надо ни огня, ни электрических искр, чтобы гореть. Это было первое доказанное преимущество двигателя Дизеля перед двигателями Отто.
— Ты прав, Рудольф, — сказал наконец Фогель, почтительно глядя на друга.
Сам Дизель не придавал принципу самовозгорания топлива в цилиндре слишком большого значения. Он стремился к высоким сжатиям. Однако несовершенство технических средств вынуждало его к одному отступлению за другим. Отказавшись от сжатия в двести атмосфер, конструктор стал добиваться сжатий в девяносто атмосфер. Не достигнув девяноста, он примирился на сорока. Дизель не показывал виду, каким ударом падало ему на душу каждое новое отступление, но вряд ли существовал в мире человек, переживавший с большей болью измену возлюбленной. Тут была истинная страсть, резавшая лоб морщинами и осыпавшая голову хлопьями седеющих волос. Дизель, сжав зубы, молчал, не смея жаловаться, не смея просить помощи, не смея даже сознаться в измене своей теории, чтобы не потерять доверия своих хозяев.
Двигатель был исправлен. Вдохнуть в него жизнь все же не удалось. Эта первая машина оказалась неработоспособной. Дизель начал строить второй опытный двигатель. Вопреки прежним своим убеждениям, теперь он должен был согласиться, хотя и со множеством формальных оговорок, внешне прикрывающих горечь отступления, что «изотермическое сгорание» при данном состоянии теоретической и конструкторской техники осуществить невозможно.
Не заявляя вслух о своем отказе от первоначальной идеи, Дизель взял новый патент. Фактически в нем уже содержался отказ от изотермического сгорания. Действительность и опыт вносили свои поправки в теорию. Дизель делал эти поправки, но дневной труд и отдых его были отравлены. Он жил замкнуто, чтобы не видеть запрятанного под маску сочувствия злорадства окружающих.
Напряженная работа над новым проектом временами еще увлекала его. Но мучительные головные боли, необъяснимые и непонятные даже врачам, все чаще и чаще отрывали его от занятий. Он уехал в Италию и через месяц вернулся в Аугсбург с новым запасом сил.
В январе 1894 года Дизель начал опыты со вторым опытным двигателем. На этот раз работал он один, пользуясь услугами монтеров холодильных машин, которых знал по прежней своей службе. Это были опытные, трудолюбивые, преданные люди из числа тех самоотверженных самоучек, которые молчаливой наблюдательностью, вниманием и старательностью возмещают недостаток своих знаний. Дизель представлялся им человеком необыкновенным. В осуществимость его идей они верили безоговорочно.
Окруженный холодным скептицизмом администрации завода, уже переставшей посещать мастерские, Дизель начал опыты. В новом двигателе удалось доводить сжатие до сорока атмосфер. Первые опыты с горючим дали правильную диаграмму. Наконец 17 февраля двигатель впервые работал в течение одной минуты, дав восемьдесят восемь оборотов.
Сам Дизель не заметил этих первых самостоятельных оборотов машины. Но монтер, обслуживавший клапан для керосина, находясь на железной галерее, окружавшей двигатель, вдруг обратил внимание, что ремень трансмиссии, приводивший в действие двигатель при опытах, натягивается в обратную сторону, и таким образом узнал о том, что двигатель работает сам по себе. В это мгновение он молча обнажил голову и только этим обратил внимание изобретателя на происходившее. Дизель молча пожал ему руку. Они были одни.
— Ну, сегодня мы достигли цели, — говорили монтеры, покидая мастерские.
«Жизнеспособность моего дела, осуществимость моей идеи доказаны», — писал Дизель в своем дневнике в этот вечер.
Не одному Дизелю казалось, что цель достигнута. Когда этот второй двигатель был всесторонне испытан и даже испробован на производственной работе, в успехе изобретения никто уже не сомневался. Дизель же со свойственной ему уверенностью записал в дневник:
«Первый не работает, второй работает несовершенно, третий будет хорош!»
Верным свидетельством успеха была и тревожная суета, поднявшаяся вокруг Дизеля и его двигателя. На патент Дизеля заявлялись претензии, уже отрицались его права на изобретение и поднимался пыльный вихрь клеветы и интриг навстречу двигателю, грозившему благосостоянию старинных фирм, промышлявших паровыми машинами.
Сообщив Круппу, нетерпеливо финансировавшему работы в Аугсбурге, что успех достигнут, Дизель в то же время вступил в переговоры с рядом европейских машиностроительных фирм, заинтересовавшихся его двигателем. Пока строился третий опытный двигатель, с учетом накопленного опыта и с новыми отступлениями против первоначальных предложений, изобретателю удалось продать права на патент во Францию и Англию.
В начале 1895 года был выполнен и третий опытный двигатель, оправдавший все ожидания. Однако только через два года он был выставлен для широкого ознакомления технической общественности. В Аугсбург началось паломничество европейских техников и предпринимателей. В феврале 1897 года профессор Шретер произвел официальные испытания двигателя и предсказал ему успех.
Дизель принимал поздравления, заключал договоры, однако в душе его не было удовлетворения. Осуществленный через двадцать лет напряженного труда, после сделанной на полях студенческой тетради заметки, двигатель стоял еще далеко от идеального теплового двигателя Карно. Правда, он оставался все тем же плодом теории, однако изобретателю пришлось пойти на множество компромиссов: он не достиг изотермического сгорания; вместо сжатия в двести атмосфер применялось сжатие в сорок; вместо угля топливом служил керосин. Тем не менее этот первый двигатель Дизеля по коэффициенту полезного действия (34 процента) превосходил все существовавшие двигатели. Несомненно было, что он являлся наиболее экономичным, простым, удобным и легким двигателем из всех известных до сих пор.
Это был четырехтактный двигатель мощностью в 20 лошадиных сил, работавший по новому циклу, получившему название «цикл Дизеля».
При первом такте, ходом поршня за счет инерции маховика, запасенной при предыдущей работе машины, воздух засасывался в цилиндр. Во время второго такта, обратным ходом поршня, совершаемым также за счет инерции маховика, запертый в цилиндре воздух сжимался до сорока атмосфер, примерно до одной четырнадцатой своего объема. При этом теплота, выделяемая при сжатии, доходила до 600–700 градусов, то есть до температуры, превышающей температуру воспламенения топлива. В начале третьего такта в цилиндр вводился керосин при помощи маленького насоса, управляемого системой кулачков, форма которых давала желаемую степень впуска. Впуск горючего совершался в начале хода и управлялся особым регулятором. В продолжение остальной части хода газообразные продукты сгорания расширялись и толкали поршень, сообщая ему рабочую силу, которая и передавалась через шатун коленчатому валу двигателя. При четвертом такте обратным ходом поршня продукты сгорания выбрасывались из цилиндра в выхлопную трубу и далее в атмосферу.