Abstract
О роли самогонного аппарата в техническом прогрессе, о бизнес-ангелах и изобретателях-демонах, а также о всяких свистящих, шипящих и вертящихся штучках
...мечты всегда сбываются иначе, чем мы ожидаем.
(с) Виктор Пелевин «Чапаев и Пустота»
...все перемены в мире происходят исключительно благодаря этой группе наиболее изощренных подлецов. Потому что на самом деле они вовсе не предугадывают будущее, а формируют его, переползая туда, откуда, по их мнению, будет дуть ветер. После этого ветру не остается ничего другого, кроме как действительно подуть из этого места.
(с) Виктор Пелевин «Чапаев и Пустота»
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ
ЧАСТЬ ЧЕТВЁРТАЯ
А на дворе тем временем творятся страшные и будоражащие дела. Внутренняя политика Британии постепенно просыпается от политического сна, в который её в своё время вверг Уолпол. Начинают появляться публичные выступления и статьи, в которых верноподданные жители страны начинают ставить критические вопросы не только в адрес правительства вигов, но и – вы только подумайте! – самого короля. Косоглазый, кривомордый и эпатажный Джон Уилкс, действительный член Королевского Общества и рыцарь «Клуба адского пламени», снова делает журналистику скандальной, популярной и коммерчески выгодной, как в старые добрые времена «войны памфлетов». Питт-старший становится премьер-министром и начинает лоббировать то, что позже назовут империализмом. И пока прусский король Фридрих Великий за долю малую защищает Ганноверские владения короны от всей остальной Европы (АКА Семилетняя война), Британия последовательно откусывает у Франции и Испании её колонии, становясь бесспорно первой морской державой. Это значит, кроме прочего, и то, что у Royal Navy опять появляются шальные деньги, на которые иногда могут заработать не только поставщики просроченных галет и разбавленного рома, но и всяческие прожектёры с предложениями об очередном супероружии.
И вот в 1763 году случается три важных события в жизни Уотта и всего мира.
Во-первых, Джеймс женится. Как вы понимаете, у человека, который в один день может быть балагуром и душой компании, а на другой совершенно неожиданно убежать в вересковые пустоши с криком «Оставьте меня все в покое!», были определённые проблемы в светской жизни. А светская жизнь, увы, представляла из себя единственный доступный благопорядочному джентльмену способ выполнять Божью Заповедь «плодитесь и размножайтесь». Поэтому Джеймс выбирает путь, характерный для закомплексованных представителей высшего сословия и до, и после него – женится на собственной кузине, Пегги Миллер, с коей и приступает ударными темпами к прокреации (пятеро детей за 8 лет, из которых младенчество пережило лишь двое).
Во-вторых, он вступает в масонскую ложу, что для тех времён в первую очередь означало доступ в довольно узкий круг людей Просвещения.
И в-третьих, университетский профессор механики приносит ему поломанную модель машины Ньюкомена, которую хотел бы использовать для демонстрационных опытах на лекциях. Уотт говорит многозначительное «угу» и исчезает в гараже на несколько месяцев. Когда заказчик, не выдержав, заглядывает к нему чаёк с вопросом «Так где?», Джеймс с удивлением смотрит на того, а потом, хлопнув себя по лбу, показывает в угол, где стоит смазанная, модифицированная и готовая к работе модель, после чего возвращается к рабочему столу, на котором в странном порядке разложены детали от самогонного аппарата.
– Джеймс, – с упрёком говорит ему гость, – у тебя жена дома беременная, а ты тут чем занимаешься?
– Угу, – всё так же многозначительно кивает в ответ Уотт, и профессор понимает, что его присутствие в лаборатории сейчас весьма нежелательно.
Нет, самогонный аппарат понадобился Уотту не для того, для чего его использовал бы приличный шотландец (хотя, однозначно, ручаться не стоит). От него безумному изобретателю требуется только одна деталь – змеевик. То есть, по научному, конденсатор.
Всё дело в том, что при виде работающей машины Ньюкомена Уотта не оставляет ощущение, что охлаждать пар, который ты только что с таким трудом нагрел – не самый рациональный путь. Верный сын эпохи рационализма, он не может удовлетвориться оценками вроде «хорошо», «плохо», «хуже» или «лучше» – ему нужна квантификация, измеримые величины. И тут выясняется страшное: оказывается, что до сих пор никто не научился делать одной, казалось бы, очевидной вещи – измерять количество тепла.
Нет, какие-то разговоры на эту тему в научных кругах были. Его старший коллега, Джозеф Блэк (кстати, первооткрыватель углекислого газа и магния) последние несколько лет как раз занимался непонятными вещами, происходящими при плавлении льда (странное дело, если подогревать лёд на ровном огне, то он сначала равномерно нагревается, а потом на некоторое время замирает, после чего начинает резко плавиться... как будто в нём есть какая-то скрытая теплота) и даже предложил понятие теплового градуса – по аналогии со спиртом отражающее концентрацию невидимой тёплой субстанции внутри тела – теплорода.
Джозеф Блэк в мастерской Уотта
Но это всё – пространные умствования, которые к практике не приложишь. Нет, можно, конечно, включиться в дискуссии, поговорить о корпускулах и элементах... но машина – вот она, прямо перед глазами. А руки чешутся разобрать и сделать всё правильно.
И Уотт плюёт на теорию, берёт мешок угля и начинает экспериментировать. Допустим, мы берём одинаковое количество топлива, обеспечиваем равномерный приток воздуха... тогда можно предположить, что время нагрева линейно зависит от выделяемой теплоты... хммм... Даже по таким грубым прикидкам выходит, что 3/4 тепла, которое тратится на подъём поршня в машине Ньюкомена, после этого безвозвратно и бесполезно поглощается впрыскиваемой холодной водой... А если мы вот сюда присобачим змеевик, чтобы пар конденсировался отдельно, а здесь наоборот цилиндру остывать не дадим...
Эврика!
И Уотт формулирует первое из своих великих открытий: чем меньше разница температур между цилиндром и паром, тем больше тепла тратится на механическую работу. Уже в 1765-м на заднем дворе университета прилежно пыхтела первая паровая машина Уотта – та же Ньюкоменовская, только с паровой рубашкой цилиндра и отделённым конденсатором.
Конденсатор, погружённый в бассейн с холодной водой (внизу схемы) – ноу-хау Уотта
Тут вы, очевидно, ожидаете истории о признании заслуг и победного пути к дальнейшим достижениям... Ха!
Изобретение следовало защитить, а патент стоил дорого. Очень дорого. У университета таких денег не было подавно, а если и были, то заштатный механик на заднем дворе – пусть даже сто раз гений и джентльмен – явно не числился в списке грантополучателей. Конечно, Уотт не был оранжерейным цветком, незнакомым с правилами бизнеса. Уже по возвращению из Лондона он постиг азы инвестиционного наукоёмкого бизнеса, вступив в сотрудничество с неким Джоном Крейгом для организации своей мастерской. Но Крейг умер, а сумм, которые может оторвать от сердца и собственной химической лаборатории дружище Блэк, не хватит даже для поддержки патента на один год.
Счастливый шанс подкидывает участие в симпозиумах... в смысле, в дружеских попойках с друзьями по интеллекту, так называемом «Лунном обществе» (собиравшихся погутарить за бутылочкой виски в полнолуние... нет, не из-за ликантропизма, а потому что потом дорогу домой при полной луне виднее). На очередном таком сборище Блэк знакомит Уотта с Джоном Рёбаком, изобретателем нового способа изготовления серной кислоты, основавшем за 5 лет до того неподалёку, в верховьях реки Каррон, новейший металлургический завод любителем всяких таких новейших технологических штучек. Рёбак как раз находится на гребне удачи: при помощи нового метода выплавки чугуна (заменив древесный уголь на каменный) он вынес с рынка своих главных конкурентов, Royal Navy дала ему 10-летний контракт на поставку орудий для флота. Усовершенствование машины Ньюкомена – это несомненный профит, и Рёбак берёт Уотта в долю в специально созданной под эту цель компании. Акции делятся по справедливости: 1/3 разработчику, 2/3 – инвестору.
Доктор Джон Рёбак (1718–94). Как бывший химик не могу не отметить, что именно он открыл промышленный способ серной кислоты, обнаружив, что свинец не растворяется в ней, а значит можно заменить дорогие стеклянные сосуды на простые ямы, облицованные свинцовыми плитами
Переход от лабораторного образца к промышленному немедленно упирается в технологическую проблему: это у себя в гараже Уотт мог вручную подгонять все детали по размеру, а большие цилиндры и поршни стандартного производства не соответствуют нормам допуска по зазору, которые необходимы для эффективной работы машины. Грубо говоря, весь пар уходит в щели, сколько их не запыжовывай.
Джон Смитон (1724–92), «отец гражданской инженерии», материаловед, мостостроитель, автор коэффициента Смитона и один из многих популяризаторов закона сохранения энергии (ви таки будете смеяться, но Royal Society его за это изгнала из своих рядов, потому что этот закон придумал Лейбниц – враг Ньютона). Один из инженеров, которые научились точно сверлить цилиндры для паровых двигателей (не, кто ж знал, что надо крутить болванку, а не сверло?). Позже вошёл в жёсткий конфликт с Уоттом
Несколько лет Уотт на пару с военными инженерами-пушкарями добросовестно тратит деньги инвестора, чтобы тютелька гарантированно попадала в тютельку, даже если оба объекта находятся в руках среднестатистического слесаря дяди Васи Джона, и уже почти начинает верить в возможность успеха, когда бизнес говорит науке своё решительное «Тпрууу!». Дело в том, что разрекламированная супердешовая и быстрая технология отливки чугуна – фишка Рёбака – как оказалось, давала слишком большое количество брака. Флотские чиновники, конечно, любят откаты, но когда пушки взрываются во время боя, это плохо влияет на их карьеру и gross total balance, так что у Рёбака начинаются большие проблемы. Поставив всё на технологический прорыв, он затевает ещё один прожект – новую методу получения щёлочи, и продаёт или отдаёт в залог один актив за другим, чтобы таки довести до ума процесс отлива чугуна... но ему не везёт.
В 1771-м, впав в депрессию, совершает самоубийство его главный инженер-разработчик, после чего линия начинает давать на выходе вообще невообразимый шлак (вот так всё и ныне, и присно завязано на одного компетентного человека). В 1773-м родами умирает жена Уотта. Почти одновременно с этим Royal Navy отзывает свой контракт, а в 1774-м Рёбак объявляет себя банкротом, и его активы идут в уплату долгов.
Компания с Уоттом, безуспешно занимавшаяся откачкой воды из угольной шахты в Бо'несс, выкупается их собутыльником по «Лунному обществу», владельцем металлургической мануфактуры в Сохо (под Бирмингемом) Мэттью Болтоном, за 1200 фунтов (гигантские деньги, по правде). Новый владелец даже не появляется на месте работ. Он нихера не смыслит в этих всех ваших шатунах и эссенциях, зато рубит фишку в бизнесе, а Уотта он достаточно хорошо знает по заседаниям Общества, чтобы не лезть к нему с лишними вопросами. У инженера появляется карт-бланш на год. Условия те же – 2:1 в пользу инвестора.
Мэттью Болтон (1728–1809), бессердечный капиталист, угнетатель свободной инженерной мысли и «бизнес-ангел» Джеймса Уотта
На дворе стоят совсем уж неспокойные времена. Колонисты в Северной Америке по какой-то странной причине невзлюбили факторов Английской Ост-Индийской Компании, а заодно и налоговых сборщиков из метрополии и принялись бунтовать. Идея, конечно, глупая – всем же понятно, что против лома нет приёма – но шуму производит немало.
Что хорошо в сотрудничестве с Болтоном – на исследования он не скупится. «Лунное сообщество» фактически превращается в «оранжерею для инженеров»: «большой дядя» даёт под проекты, которые находит привлекательными, очень даже льготные кредиты (иногда вообще беспроцентные). Уотт находит утешение от утраты в работе, зная, что его дети, по крайней мере, не голодают и не побираются на улицах. Он переезжает на основную базу под Бирмингем, фактически уже навсегда. Там же он женится вторично, породив ещё одного сына и дочь.
Заседание «Лунного Сообщества Бирмингема»
В 1775 году его машина уже почти работает... Совсем чуть-чуть осталось доработать... Тут ещё можно улучшить... Вот в этом узле я не уверен... Стоит протестировать ещё пару раз... И когда Уотт наконец-то соглашается, что уже можно показывать машину публике, болтоновский патентовед со скорбным лицом сообщает, что некоторые детали конструкции только что были запатентованы каким-то лондонским жуком.
Болтон смотрит на Уотта укоризненным взором, и тому становится настолько стыдно, насколько это может быть для пресвитерианина, подведшего своего делового партнёра.
– Я всё исправлю... я... сделаю ещё лучше... – обещает Уотт.
– Вот не надо лучше, – поспешно останавливает его партнёр. – Сделай просто по-другому... и быстро...
Тем временем Болтон надавливает на своих людей в Лондоне, и старый патент Уотта с Рёбаком продлевают аж до 1800 года. Но Джеймса и без этого задело за живое, и уже в 1776-м первые две машины с маркой «Болтон и Уотсон» отправляются к заказчикам, качать воду с затратами угля на 75% меньше, чем у Ньюкомена, как было сказано в рекламной брошюре. А ещё через год фирма обзаводится новым ценным приобретением – простым деревенским парнем, пешком протопавшим 300 км из Шотландии до Бирмингема, чтобы работать на самого Уотта. Звали его Билл Мюрдох, и он был гением инженерии.
Первым делом Уотт переименовывает своего нового помощника в обычного английского Мёрдока (опыт показывает, что англичане лучше покупают товары у англичан, а бизнес – превыше национальный гордости) и тут же ставит его к станку – реализовывать свои безумные идеи насчёт того, как можно сделать «паровую машину» легче, мощнее, экономнее, надёжнее и, конечно же, дешевле, пока его старший партнёр засыпает все шахты Британии рекламой с призывами «установить на свою машину Ньюкомена нашу маленькую штучку и сэкономить 75% угля (обслуживающий инженер в комплект не входит)». Свои машины «Болтон и Уотт» не продают, а лишь сдают в лизинг с ежегодной оплатой, и такая бизнес-схема вскоре делает обоих партнёров богачами с наличным состоянием в десятки тысяч фунтов (в пересчёте на нынешний ВВП Британии – мультимиллионерами).
Уильям Мёрдок (1754–1839), гений, просто гений
И тут с Британией случается очень странная беда – её засыпает хлопком. Хлопок повсюду, тонны хлопка, хоть купайся в нём и разбрасывай в толпы нищих. (Почему и как это случилось, мы обязательно узнаем в другой раз). И хотя 20 000 прялок «Дженни» уже оставили без работы 100 000 ткачей, а Ричард Аркрайт уже придумал, как при помощи водяного колеса лишить заработка ещё столько же; хотя каждый ровный участок речного побережья уже занят водяной мельницей, а на каждом холме стоит по ветряку, – мощностей всё равно катастрофически не хватает.
«Энергии! – взывает промышленность. – Дайте нам много энергии там, где есть люди, но нет проточной воды!»
У Болтона были хорошие связи в текстильном бизнесе – его мануфактура изготавливала много металлических деталей, уровнем посложнее гвоздя, для ткацких аппаратов – поэтому о громадном запросе на портативные источники энергии он узнал очень быстро, от разрывающихся между жадностью и прагматизмом ланкаширских и манчестерских фабрикантов.
Некоторые умники уже догадались приспособить для вращения водяного колеса машину Ньюкомена: отсасывать воду из пруда и лить на лопасти, – и мысль о том, что паровую машину можно напрямую подсоединить к приводному валу, убрав ненужных посредников, просто витала в воздухе. Но идея – это одно, а практическое воплощение – совсем другое. Ведь было у водяного колеса одно неоспоримое преимущество перед «огненной машиной» – плавность хода, которая позволяла избегать рывков и, следовательно, разрыва ниток. А машина Ньюкомена, даже с отдельным конденсатором Болтона-Уотта, работала в режиме «эй, ухнем».
В общем, задача была ясна, и в средствах никого не ограничивали. Болтоновские гении взялись за работу. Были у Уотта есть и свои нематериальные резоны повоевать за паровую прялку. Дело в том, что хлопковая нитка хорошо тянется в очень узком диапазоне влажности воздуха (живите теперь с эти знанием), а с климат-контролем в фабричных помещениях Британии XVIII века обстояло не очень, так что приходилось даже в такой мелочи полагаться на матушку-Природу, которая выделила альбионцам под этакое хитрое занятие аж две местности с подходящими ТТХ: Ланкашир и окрестности Глазго. Таким образом Уотт обязан был помочь своей малой родине хотя бы из чувства патриотизма.
Прямое решение для плавность хода достигалось довольно очевидным образом – при помощи кривошипа и маховика, превращающих возвратно-поступательное движение в круговое, но и тут проклятые конкуренты опередили. В 1780-м некий Джеймс Пикар запатентовал эту комбинацию для использования в модифицированных машинах Ньюкомена. Шотландские гении Уотт и Мёрдок ответили на это изобретением планетарной передачи, которая хоть и была дороже, но давала дополнительные возможности регуляции хода. В 1781 году (году поражения под Йорктауном и победой «партии мира» вигов на парламентских выборах) патент застолбил трейдмарк «паровая машина Уотта» как нечто целостное, не имеющее прямой связи с машинами Севери, Ньюкомена и их модификациями.
Слева простейший одноцилиндровый паровой движок с кривошипом и маховиком (колесо и штырь, который его крутит, для не инженеров). Справа – личная планетарная передача Болтона&Уотта (эксклюзив, только для вас)
Итак, мы видим, что машина Уотта была 1) вакуумной (совершала полезную работу при втягивании поршня в цилиндр при его охлаждении, а не под давлением перегретого пара) и 2) одноходовой (использовала только прямой ход поршня). Впрочем, уже само зрелище крутящегося вала не могло не натолкнуть на следующий логичный шаг – заставить двигатель тянуть колесо и туда, и обратно. Вопрос, как всегда, был лишь в инженерном решении, и Уотт его нашёл – это был знаменитый ползунок-золотник, скользящая заслонка двухтактного двигателя, которая по очереди открывала то один, то другой цилиндр.
В этой модельке парового движка скользящий золотник – слева вверху, обведен красным
В последующие годы для паровой машины были изобретены очень полезные в работе гаджеты: дроссельная заслонка, манометр для измерения относительного давления пара в цилиндре и центробежный регулятор. В этой связи патент 1781 неоднократно дополнялся. И хотя автором большинства изобретений фактически являлся Мёрдок, но в патенте было указано имя Уотта, а владельцем была компания «Болтон&Уотт». Жестокий мир капитализма, всё такое...
Кстати, именно в эти годы маленький сын Уотта Джеймс, скорее всего, и слышит от отца рассказ о кипящем чайнике.
Вы, наверно, обратили внимание, что во всех фильмах и комиксах «эпохи пара» на паровозах крутится какая-то странная хрень, похожая на штопор. Так вот, это и есть центробежный регулятор, один из первых механизмов с обратной отрицательной связью, ставший первым шагом к теории сложных систем
В 1788 году выходит последнее дополнение к патенту «Болтона&Уотта» на паровой двигатель. Страшно подумать, 25 лет назад всё начиналось в гараже на задворках Университета Глазго, а теперь Уотт – один из богатейших людей Британии, получающий доход за изобретения. Сотни модифицированных установок Ньюкомена прилежно выкачивают воду из шахт и дают солидный роялти патентовладельцам. Сотни текстильных машин приводятся в движение паровыми двигателями с маркой B&W. Ходят слухи, что в некоторых местах начинаются странные вещи – работники намеренно портят машины, обвиняя их в том, что те лишают честных людей работы. Самый распространённый способ порчи – засунуть в движущиеся части деревянный башмак, сабо, от чего для таких вредителей даже придумали специальное слово саботажник.
А пока на Альбионе начинается индустриальная революция, по другую сторону Канала вершилась революция социальная. Парижская чернь, возглавляемая масонами и безбожниками, бунтует, а потом и вовсе отрубает голову своему королю. Немыслимые дела... Хорошо, что в старой доброй Англии такого не бывает... Лондонские салоны заполоняют беглые французские аристократы с холодящими душу рассказами о бесчинствах революционной гидры на просторах истерзанной Родины. Страна находится в предчувствии большой войны, и молодой алкоголик Питт-младший, находящийся у правительственного руля уже больше 10 лет, призывает нацию сплотиться и не допустить распространения пагубных республиканских идей за пределы Франции.
А что Уотт? А Джеймс таки немного сдал. И не удивительно, ведь ему уже перевалило за пятый десяток. Вокруг него роится несколько не менее (а то и более) талантливых инженеров, молодых и рьяных, полных идей, а у него самого ни молодости, ни здоровья, конечно же, от года к году не прибавлялось. Накопилась усталость. Подозрительность, свойственная ему ещё в детстве, приобрела параноидальный характер. У изобретателя появилась боязнь всего нового, по слухам он даже отговаривает Мёрдока заниматься двигателем на паре высокого давления – мол, слишком опасно.
Хуже того, Уотт перестал чувствовать конкуренцию и частично обленился. Болтон умело запатентовал всё от мелочей до глобальной концепции. Уже в 1790-е появляется несколько попыток сделать альтернативные машины, и, что обидно, они зачастую лучше оригинальной. Некий Хорнблоуэр сделал двухтактовый двигатель и стал устанавливать его на шахтах. Старый партнёр ещё по временам Рёбака, металлург Смитон, заявляет, что Уотт и его дружок-мироед слишком много о себе возомнили, пытаясь монополизировать стратегический рынок. Начинаются долгие суды, которые отнимают кучу денег и времени... И это вместо нормальной работы...
Правда, во всех случаях закон стаёт на сторону «Болтон&Уотт». Но к чести партнёров, даже выиграв суд, они предпочитали заключить с ответчиками мировое соглашение, оставляя им способ не потерять лицо. Это был бизнес джентльменов.
В любом случае, как только в 1800 году истекает срок патента, Уотт немедленно объявляет о выходе из дела, передав свою долю сыну от первого брака, тому самому Джеймсу Уотту-младшему, наблюдавшему чайник. Будучи истинным джентльменами (и закономерно опасаясь потери ключевого инженера – опыт Рёбака не пропал зря) свою долю в бизнесе получает и заматеревший Билл Мёрдок. Несмотря на то, что производить паровые двигатели теперь бросились все на свете, компания по-прежнему удерживает лидирующие позиции на рынке, в основном благодаря накопленному опыту.
А сам Уотт теперь может заниматься любимым делом – удовлетворять своё любопытство, правда, больше не с паром и не с поршнями да цилиндрами. Скажем честно, паровой двигатель Уотту попросту надоел. Ну сколько можно возиться с одной идеей, а?
Ещё до революции он успевает съездить в Париж, пообщаться там со знаменитым химиком Бертолле. По возвращении он радостно пропускает хлор через раствор щёлочи, получает гипохлорит калия и радуется как ребёнок, отбелив с его помощью полтора километра ткани. Правда, вскоре Бертолле публикует свои открытия в научном журнале, и запатентовать открытие не получается.
Но Уотт не расстраивается и переключается на другую тему – копирование текстов. Вот вам смешно, а ксероксов тогда ещё не было. Джеймс экспериментирует с различными тканями и бумагой, которые затвердевали на воздухе (для копирования надписей на поверхностях) или способны были служить репликой для написания нескольких экземпляров одного текста одновременно. Да, люди старшего поколения уже, наверно, поняли, что речь идёт о копирке. И да, эту технику, запатентованную Уоттом, использовали почти до конца XX века (естественно, с более продвинутыми материалами).
Джеймс Уотт в 1812 году
А потом он перестаёт изобретать. Ведёт спокойную жизнь добропорядочного джентльмена, участвует в заседаниях клубов и своей масонской ложи. Филантропствует в меру, финансирует открытие в родном Гриноке публичной библиотеки для молодёжи. Вступает в шотландское Королевское Общество, становится член-корреспондентом Французской Академии Наук. Кстати, в Лондонское Королевское Общество не вступает, поскольку имел маленький Хирш не любит писать статьи.
Периодически к нему обращаются с вопросами, и он старается не ударить лицом в грязь. Например, предлагает одному инженеру-кораблестроителю заменить в гребных пароходах колёса на винт. Тот отвечает, что сделал модель и поставил вместо колёс пару винтов на их место – и кораблик перевернулся. Что подумал в ответ Уотт, никто не знает, потому что он был очень вежливым, а идею винтового парохода забыли на многие десятилетия.
Умирает Джеймс Уотт в 1819 году богатым и уважаемым человеком, успев перед этим увидеть в работе первые паровозы – машины, созданные уже не по его идеям.
продолжение следует ЗДЕСЬ
