Изобретение науки. Новая история научной революции

Устройство, нарисованное Нортом, представляет собой усовершенствование атмосферной машины Папена; теперь цилиндры были снабжены автоматическим клапанным механизмом и работали поочередно (в 1676 г. Папен изобрел воздушный насос с точно такой же конструкцией). Приводной механизм явно напоминает то, что проиллюстрировал Папен, когда в 1695 г. опубликовал отчет о своих экспериментах на французском языке. В нем утверждалось, что образцом послужил механизм часов, хотя в данном случае зубчатое колесо отодвигается от рейки по завершении рабочего хода, а не наоборот: реечный механизм с храповиком важен потому, что это далеко не лучший способ вращения оси с помощью поршня (кривошип гораздо эффективнее). В первом воздушном насосе Бойля применялся реечный привод поршня (в паровой машине Папена, наоборот, поршень приводит в движение реечный механизм), но отсутствовал храповик, который позволяет рейке возвращаться в исходное положение без поворота колеса. Возможно, эта конструкция – работа одного из последователей Папена, но скорее всего, самого Папена; очевидно, он отправил рисунок своей последней паровой машины кому-то из английских друзей, и рисунок показали Норту. Однако у нас нет никаких свидетельств, что Папен работал над атмосферной паровой машиной после 1704 г.; ничего не известно и о распространении его машины, которую нарисовал Норт. Усовершенствования, придуманные Папеном в период с 1695 по 1704 г., ни на что не повлияли, и без рисунка Норта мы бы о них не узнали. Таким образом, реальный вклад Папена заключался не в этом.

Запись в блокноте Роджера Норта с рисунком двухцилиндровой паровой машины и реечного механизма, с помощью которого цилиндры вращают ось. Из Британской библиотеки, Add. MS 32504

§ 3

В 1698 г. Томас Севери, военный инженер и член Королевского общества, получил патент на паровой насос, в котором для подъема воды использовалось и атмосферное давление, и давление пара (высказывались подозрения, что он просто скопировал конструкцию Эдварда Сомерсета, маркиза Уорчестерского (ум. 1667), который придумал насос, приводимый в действие паром){1094}. Пар впускался в цилиндр, который затем охлаждали водой. При конденсации пара вода через трубку всасывалась в цилиндр. Затем клапан закрывался, вода нагревалась и пар выталкивал воду из цилиндра. Таким образом, машина Севери всасывала и выпускала воду, подобно мехам, но всасывание вызывалось конденсацией, а выпуск – расширением пара. В ней не было движущихся частей, за исключением клапанов. Поскольку всасывание выполнялось под действием атмосферного давления, насос не мог поднять воду больше чем на 30 футов, но выпускать воду он мог на любую высоту – это определялось силой давления пара. Поэтому Севери предложил устанавливать такие насосы на дне шахты и использовать их для откачки воды на поверхность. На практике устройство использовалось для питания роскошных фонтанов, а не для осушения шахт, поскольку Севери не сумел изготовить котлы и цилиндры, выдерживающие достаточно высокое давление{1095}.

Новость о насосе Севери достигла ушей ландграфа Гессена, и Папену поручили сконструировать паровой насос высокого давления. По всей видимости, первые попытки не принесли успеха, и за советом по улучшению конструкции насоса пришлось обратиться к Севери. Но затем Папен успешно применил паровую машину для подачи воды в декоративный фонтан (фонтаны Людовика XIV в Версале сделали декоративные фонтаны предметом соревнования среди монархов и аристократов). Одна из его машин взорвалась (хотя Папен изобрел предохранительный клапан) и едва не убила ландграфа, а котел другой машины лопнул во время зимних морозов. Насос Папена часто называют, и не без основания, усовершенствованным насосом Севери, хотя Папен утверждал, что изобрел его самостоятельно{1096}. Существенное отличие от насоса Севери заключалось в том, что насос Папена поднимал воду только в цикле расширения, и в нем вода, использующаяся для работы системы (она превращалась в пар, который затем конденсировался), отделялась от перекачиваемой воды с помощью поплавка (похожего на цилиндр, но не использовавшегося в качестве приводного механизма); таким образом предотвращались потери тепла на нагрев воды, которую качал насос. Более того, для охлаждения цилиндра применялись брызги воды, что ускоряло конденсацию пара{1097}.