Машина Ньюкомэна (верх котла и цилиндр).
XY — брус, подвешенный к коромыслу и приводящий в движение систему рычагов к клапанам и кранам; А и В — рычаги, передвигающие заслонку, закрывающую паровпускное отверстие с внутренней стороны котла; L— паровпускная труба в цилиндр.
Маленькая модель атмосферной машины Ньюкомэна, починить которую Андерсон поручил Уатту, была сделана точь-в-точь как большая настоящая машина и должна была работать, «как большая». Неизвестно, кто сделал ее, но в глазгоуском университете она стояла уже несколько лет. Она была неисправна и работала плохо; ее возили в Лондон к знаменитому оптику и механику Сиссону, но напрасно университет заплатил Сиссону 2 фунта стерлингов: после того, как ее взяли от него в 1760 году, она продолжала «выполнять свою работу» так же неисправно, как и раньше. После этого она простояла на одной из полок кабинета естественных наук еще года три без всякого употребления, пока профессор Андерсон не предложил Уатту посмотреть, нельзя ли все же что-нибудь сделать с этим любопытным, но капризным прибором.
Это было, по собственному свидетельству Уатта, зимой 1763–1764 года. Едва ли до этого Уатт интересовался судьбой этой маленькой модели, едва ли вернули ее из Лондона от Сиссона именно по его просьбе Для того, чтобы дать ему возможность изучить на ней Действие ньюкомэновских машин. Иначе ведь он уж гораздо раньше принялся бы за ее ремонт и гораздо раньше открыл бы ее недостатки. Повидимому, модель ньюкомэновской машины интересовала механика глазгоуского университета не больше, чем другой прибор кабинета естественных наук, и за ее починку он взялся, как за очередную работу, не задаваясь какими-нибудь исследовательскими целями.
Но это не значит, что Уатт до этого времени совершенно не интересовался способами практического применения пара, только не ньюкомэновская машина была предметом его внимания, и, вероятно, мысль об усовершенствовании ее совсем не приходила ему в голову. Любопытно, что даже не от него cамого исходила инициатива заняться изучением действия пара. Впервые к этому, еще в 1759 году, побудил его приятель Робисон, который носился тогда с мыслью «о применении силы паровой машины для приведения в движение повозок, а также и для других целей».
Друзей занимало изобретение чего-нибудь совершенно нового, а не усовершенствование старого. Изобретательство это продолжалось недолго, так как в том же году Робисон уехал воевать в Северную Америку, а Уатт и без этого был завален делами. Но мысль не заглохла, и Уатт возвратился к ней года два спустя.
«Около 1761–1762 гг., — пишет он, — я проделал несколько опытов над силой пара в папэновом котле и сделал нечто вроде паровой машины, укрепив на нем спринцовку, диаметром около 1/8 дюйма, с прочным поршнем, снабженную краном для впуска пара из котла, а также для выпуска его из спринцовки на воздух». Когда открывался кран из котла в цилиндр, то пар, поступая в цилиндр и действуя на поршень, поднимал значительный груз (15 фунтов), которым был нагружен поршень. Когда груз был поднят до нужной высоты, то сообщение с котлом закрывалось и открывался кран для выпуска пара в атмосферу. Пар выходил, и груз опускался. Эта операция повторялась несколько раз, и хотя в данном приборе кран поворачивался от руки, однако, не трудно было придумать приспособление, чтобы поворачивать его автоматически. Машину такой системы, вероятно, и представлял себе Робисон для движения повозки. Характерно, что Уатт уже значительно позже, в патенте 1784 года, описал ее применение именно для этой цели.
Оригинальна ли эта идея? Дело в том, что в трактате Лейпольда «Обозрение гидравлических машин», вышедшем еще в 1724 году, имеется чертеж паровой машины, действующей при помощи давления пара на поршень. Что Уатт изучал Лейпольда, это мы узнаем из показания Робисона, по словам которого желание ознакомиться с этим трактатом побудило Уатта изучить немецкий язык, но сам Уатт нигде о Лейпольде почему-то не говорит и, может быть, умышленно. Вопрос заключается в том, когда попался Лейпольд в руки Уатта — в 1761 году или позже. Знал ли Уатт уже тогда немецкий язык или нет — в сущности, не важно, ведь несложный чертеж можно было понять с первого взгляда, даже и не зная немецкого языка.
Любопытно, почему Уатт перестал тогда работать над своей маленькой моделью, представляющей, в сущности, зародыш машины высокого давления: низкий уровень техники исключал возможность ее осуществления.
«Я скоро оставил мысль построить машину по этому принципу, — говорит Уатт, — так как понимал, что против нее будут сделаны одни из тех возражений, которые делались против машины Сэвэри, а именно: опасность от взрыва котла, трудность плотно сделать соединение и, наконец, укажут на то, что большая часть силы пара будет теряться, ибо не будет образовываться вакуума, содействующего опусканию поршня».
Из данных, приводимых Уаттом, видно, что давление пара в цилиндре достигало почти трех атмосфер.
Ни одной строчки из современных записей о первых шагах Уатта по тому пути, который привел его к усовершенствованию паровой машины, о той предварительной работе, которую он проделал до момента своего изобретения отдельного конденсатора, не сохранилось. И самому Уатту, и его друзьям вспоминать и рассказывать об этом пришлось лет через тридцать после описываемых событий и в обстановке, требующей далеко не беспристрастного, но умелого подбора фактов и суждений и тщательного взвешивания каждой фразы. Одним словом, старину вспоминали на заседании суда «Общих Тяжб» в Лондоне, 16 декабря 1796 года, по иску Уатта и Болтона против Горнблоуэра и Маберлея, по обвинению последних в плагиате. Рассказ Уатта — это объяснение истца, а рассказ Робисона и Блэка — это свидетельские показания в судебном процессе, сделанные в пользу Уатта. Можно ли им придавать так много веры? И сам истец, и его свидетели далеко не всегда точны в своих показаниях и иногда противоречат друг другу.
Рода два спустя после процесса друзья рассказали историю изобретения еще раз и притом обмолвились замечаниями, которые очень понравились Уатту.
Блэк в своем курсе химии приписал себе неподобающе большую роль в изобретении: по его словам, выходило, что Уатт сделал свое изобретение отдельного конденсатора только благодаря знакомству с его теорией скрытой теплоты, а Робисон, редактировавший этот курс, изданный им по смерти своего Друга Блэка, подтвердил это в своем введении к этому курсу и, кроме того, в своей статье о паровых машинах в Британской энциклопедии, и в своем курсе «Механической философии» он повторил те же «ошибки».
На оригинальность мыслей изобретателя была на брошена легкая тень. Уатт возражал против этого и рассказал еще раз историю своего изобретения. Обычно этот рассказ и кладется биографами Уатта в основу их изложения, но по самой своей цели этот рассказ не может не вызвать сомнений в его беспристрастии. История изобретения изложена Уаттом в большом примечании к курсу «Механической философии» Робисона. Уатт редактировал этот курс своего покойного друга и внес в него некоторые примечания, дополнения и поправки. Главная цель изложения Уатта — показать полную свою независимость от Блэка и то малое значение, которое имело для него, Уатта открытие этого замечательного физика, на чем, собственно, и настаивали и Блэк, и Робисон.
В письме к издателю курса Робисона, Брюстеру Уатт старается показать, что не следует особенно доверять Робисону. Надо вспомнить, что Робисона не было в то время в Глазгоу, когда он там работал над паровой машиной: Робисон в это время был занят военными подвигами у берегов Северной Америки. А затем, когда Робисон писал свою статью о паровой машине, то, по мнению Уатта, «он не имел правильных сведений и слишком доверился силе своей необыкновенной памяти уже в то время, когда она, вероятно, была ослаблена тяжелым, длительным болезненным состоянием и теми средствами, к которым он вынужден был прибегать для облегчения боли, а поэтому он впал в ошибки относительно фактов, а также и некоторые выводы оказались неправильными».