Мы уже знаем, что поршень паровой машины приводится в движение паром, а пар образуется в котле. Но котлы занимают много места на пароходе. Были и такие пароходы, где устанавливали по сорок с лишним котлов. Кроме того, большая часть тепловой энергии, получаемой при сгорании топлива, не используется, а теряется с уходящими газами и отработавшим паром. Иначе говоря, только небольшая часть энергии угля или мазута используется в паровой машине. В этом случае говорят, что коэффициент полезного действия этой машины небольшой.

И вот, во второй половине прошлого столетия изобретатели стали думать, — как бы повысить, насколько можно, коэффициент полезного действия двигателя? Как бы избавиться от котлов? Как бы изобрести такой двигатель, которому не нужны ни пар, ни громоздкие котлы?

Нельзя ли сделать так, чтобы топливо сжигалось не в котлах, а в цилиндрах самого механизма?

Так изобретатели подошли к идее двигателя с внутренним сгоранием топлива, но долго не могли осуществить ее.

Такой двигатель впервые появился в России в 1884 году.

Создателем его был капитан морского флота — О. С. Костович.

Схема двигателя Костовича. 1 — камера сгорания; 2 — поршни; 3 — цилиндры, 4 — подвод горючей смеси; 5 — выхлопная труба; 6 — распределительный вал; 7 — коленчатый вал; 8 — коромысла; 9 — шатуны; 10 — маховик.

Двигатель Костовича имел восемь горизонтальных цилиндров. И в каждом цилиндре находилось по два поршня, которые то сближались, то расходились. Горючая смесь из воздуха и паров бензина засасывалась в цилиндры при расхождении поршней. Это был первый такт двигателя, то есть такт всасывания. При последующем сближении поршней смесь сильно сжималась. Это второй такт, такт сжатия. При сближении поршней до предела давалась электрическая искра — и сжатая смесь воспламенялась. Взрыв смеси повышал давление в цилиндре до нескольких десятков атмосфер. Поршни с большой силой раздвигались. Это был третий такт — рабочий ход. В это время шток поршня при помощи передаточного устройства вращал вал двигателя. Наконец, поршни снова сближались и через выхлопной клапан выталкивали отработавшие газы вон. Это четвертый такт — выхлоп. После этого закрывался выхлопной клапан, открывался впускной — и все повторялось с начала.

Этот первый бензиновый двигатель, предназначенный для дирижабля, и сейчас хранится в Центральном Доме Авиации в Москве.

Бензиновый двигатель имеет крупные достоинства по сравнению с паровой машиной. Он значительно легче ее, потребляет во много раз меньше топлива, занимает меньше места, чем машины с котлами, и требует для своего обслуживания мало людей.

Но для установки на судно он не годится, так как работает на дорогом бензине и не безопасен в работе.

Для судна нужен был такой двигатель, который мог работать не на бензине, а на более безопасном и дешевом топливе.

Над созданием такого двигателя трудилось много изобретателей. Среди них нужно отметить русского конструктора Б. Г. Луцкого. В 1885 году он построил и успешно испытал газовый четырехцилиндровый двигатель. Но и его нельзя было ставить на судно. Изобретатели продолжали работать над созданием настоящего судового двигателя, надежного и простого.

Нечто подобное создавал и немецкий инженер Рудольф Дизель. Сначала Дизель решил, что его двигатель будет работать на угольном порошке. Долго трудился он над этой задачей, а затем отказался от ее решения. У него никак не получалось зажигание топлива в цилиндре. Тогда Дизель решил использовать в качестве топлива нефть. Повторилось то же, что и с угольным порошком. Сам Дизель так писал о своей работе по созданию нефтяного двигателя: «Первый мотор не работает, второй работает плохо, третий будет хорош…» Но и третий оказался плохим.

После нескольких лет бесплодной работы Дизель постепенно отказался от ранее задуманной им конструкции двигателя. В конце концов он построил в 1896 году двигатель, работающий на керосине. Собственно говоря, Дизель добился того же, что и Костович, но с опозданием на двенадцать лет.

Нефтяной двигатель внутреннего сгорания — мощный, экономичный и безопасный — оставался пока мечтой изобретателей. Эту мечту обратили в действительность инженеры и техники с завода «Л. Нобель» в Петербурге.

Дело началось с того, что завод собрался в 1897 году строить по чертежам Дизеля керосиновые двигатели. Рассматривая эти чертежи, русские специалисты нашли в них много ошибок. Пришлось изменить некоторые части двигателя.

Потом подумали-подумали и решили переделать двигатель с керосинового на нефтяной. Нелегко далась эта работа. Но помогла русская смекалка и изобретательность.

В 1899 году двигатель был готов и успешно прошел все испытания. Он имел мало сходства с тем двигателем, что описан в чертежах Дизеля. Но это не помешало всем странам, в том числе и царской России, считать Дизеля его изобретателем. С тех пор этот двигатель несправедливо называют дизелем.

Зато никто не посмел отнять у нашей Родины первенства в применении этого двигателя на судах.

В 1903 году на Неве удачно было испытано первое в мире судно с нефтяным двигателем. Его назвали «Вандал».

«Вандал» — дедушка современных теплоходов.

На нем были установлены три нефтяных двигателя мощностью по 120 лошадиных сил каждый. Это был первый в мире теплоход. Так стали именовать те суда, которые приводятся в движение не паровой машиной, а двигателем внутреннего сгорания — дизелем. «Вандал» — этот «дедушка» современных теплоходов — существует и сейчас.

Через год после постройки «Вандала» в Сормове спустили на воду второй теплоход — «Сармат».

Весть о новых русских судах быстро разнеслась по свету. Иностранцы удивлялись замечательным качествам теплоходов. Да и было чему удивляться. Дизели теплоходов потребляли дешевое топливо — нефть. Очень мал был и расход этого топлива. Например, теплоходу для рейса из Баку в Астрахань требовалось тогда 9 тонн нефти, а такому же пароходу — 48 тонн. Коэффициент полезного действия этих двигателей был почти в два раза больше, чем у паровой машины с котлом. С теплохода исчезли котлы и обслуживающие их кочегары. А ненужные теперь котельные отделения использовали для перевозки добавочных грузов.

Всех поражала также быстрота пуска нового двигателя. Для разводки котлов и пуска в ход паровой машины нужны были часы, а для запуска дизеля — минуты.

«Вандал» и «Сармат» были речными судами.

Первый в мире морской теплоход построен в 1908 году также в России. Это было крупное нефтеналивное судно «Дело» с двумя дизелями общей мощностью в 1000 лошадиных сил. За границей первый морской теплоход появился только в 1912 году.

А сейчас подавляющее большинство новых судов — теплоходы.

Работы по усовершенствованию двигателей не прекращаются и теперь.

Например, очень заманчивым делом является применение газовой турбины, соединяющей достоинства двигателя внутреннего сгорания и паровой турбины.

По сути дела, это обычная турбина, только без всяких котлов и без пара. Ротор ее вращается так же, как двигается поршень в цилиндре дизеля, — под давлением газов, образующихся при сгорании распыленного жидкого топлива, перемешанного со сжатым воздухом.

Но пока еще удачных конструкций газовых турбин очень мало.

Двигатель современного теплохода чаще всего бывает шестицилиндровым и двухтактным. Двигатели «Вандала», «Сармата» и других теплоходов того времени совершали рабочий процесс за четыре такта: всасывание, сжатие, рабочий ход и выхлоп. Потом конструкторы пришли к такому мнению, что можно ограничиться лишь двумя тактами: рабочим ходом и сжатием. Так появился двухтактный двигатель с внутренним сгоранием топлива. Сейчас он широко распространен на теплоходах.