Двигатель весом 4,5 тонны показал впечатляющие результаты: при мощности 13,4 кВт (18 л. с., мощность современного небольшого мотоцикла) его практический КПД достиг 26 %, намного превзойдя любой бензиновый двигатель того времени. Дизель с гордостью писал жене: «Ни одна конструкция двигателя не достигла того, на что способна моя, и я с гордостью могу называть себя первым в своем деле». К концу этого же года КПД двигателя достиг 30 %, вдвое превысив КПД бензиновых двигателей Отто, выпускавшихся в тот период.
Со временем разрыв в КПД уменьшился, но и сегодня дизельные двигатели на 15–20 % эффективнее, чем их бензиновые конкуренты. У дизеля есть несколько преимуществ: он работает на топливе с большей плотностью энергии (оно содержит почти на 12 % больше энергии, чем такой же объем бензина, и автомобиль может проехать дальше при том же объеме бензобака); его самовоспламенение требует вдвое большей степени сжатия, чем в бензиновых двигателях (что приводит к более полному сгоранию и меньшей температуре выхлопных газов); его можно заправить топливом более низкого качества (а значит, более дешевым); современные электронные системы впрыска способны подавать топливо в цилиндры под высоким давлением, что увеличивает КПД и снижает выбросы вредных продуктов сгорания.
К сожалению, после рекордных испытаний 1897 г. захвата рынка не случилось. Слова Дизеля о том, что у него есть «двигатель, вполне подходящий для продажи» и что «остальное появится само собой», не оправдались. Первый океанский грузовой корабль с дизельной силовой установкой, датское судно «Зеландия», появился только в 1911 г., а все новые суда стали оснащать дизельными двигателями только после Первой мировой войны. На земле дизелю первыми покорились внедорожники, строительные и сельскохозяйственные машины. Первый дизельный автомобиль, MercedesBenz 260 D, появился в продаже в 1936 г. В настоящее время в Европейском союзе около 40 % всех пассажирских автомобилей оснащены дизельными двигателями, но в США (где бензин гораздо дешевле) на долю дизелей приходится всего 3 %.
Рудольф Дизель надеялся, что в руках мелких независимых производителей маленькие двигатели послужат промышленной децентрализации, но прошло более 120 лет, и мы наблюдаем прямо противоположную картину. Дизельные двигатели не имеют соперников в обеспечении чрезвычайно централизованного промышленного производства. Они – незаменимая движущая сила глобализации. Дизельные двигатели установлены практически на всех контейнеровозах и средствах транспортировки автомобилей и оптовых товаров, таких как нефть, сжиженный природный газ, руда, цемент, удобрения и зерно; а кроме того, они приводят в движение почти все грузовые автомобили и грузовые поезда.
Американский патент Рудольфа Дизеля на новый двигатель внутреннего сгорания
Большая часть того, что едят или надевают читатели этой книги, как минимум единожды – а обычно не раз – перевозилась с помощью дизелей, зачастую с других континентов: одежда – из Бангладеш, апельсины – из Южной Африки, сырая нефть – с Ближнего Востока, бокситы – из Ямайки, автомобили – из Японии, компьютеры – из Китая. Без низких эксплуатационных расходов, высокой эффективности, высокой надежности и огромного срока службы дизельных двигателей было бы невозможно достичь той степени глобализации, которая теперь характеризует современную экономику.
За сто с лишним лет существования мощность и КПД дизельных двигателей значительно возросли. Мощность самых больших судовых дизелей превышает 81 МВт (около 109 000 л. с.), а КПД лучших образцов достигает более чем 50 % – это выше, чем у газовых турбин с КПД около 40 % (см. главу «Почему газовые турбины – лучший выбор»).
Так что двигатели, первый из которых был создан Дизелем, пока остаются с нами. У нас нет доступных альтернатив, которые могли бы поддерживать мировую экономику так же дешево, эффективно и надежно, как они.
Запечатлеть движение – от лошадей до электронов
Английский фотограф Эдвард Мейбридж (1830–1904) прославился в Америке в 1867 г., когда привез свою передвижную студию в Йосемитскую долину и изготовил большие фотоотпечатки с изображением ее потрясающих пейзажей. Пять лет спустя его нанял Леланд Стэнфорд, в то время президент компании «Центральная Тихоокеанская железная дорога», бывший губернатор Калифорнии, а впоследствии основатель университета в Пало-Альто, который получил его имя. Стэнфорд разводил лошадей и поручил Мейбриджу разрешить старый спор, ответив на вопрос: отрывает ли лошадь в галопе все четыре ноги от земли?
«Лошадь в движении» Мейбриджа
Доказать это было нелегко. В 1872 г. Мейбридж сделал (и потерял) одну-единственную фотографию бегущей лошади, все четыре копыта которой не касались земли. Но он не отступил и в конечном итоге придумал способ запечатлеть движущиеся объекты – при помощи камер, у которых быстродействие затвора обеспечивает очень короткую выдержку, менее 1/1000 с.
Решающий эксперимент был поставлен 19 июня 1878 г. на ферме Стэнфорда в Пало-Альто. Мейбридж установил вдоль бегового трека фотоаппараты, которые фиксировали изображение на стеклянных фотопластинках и приводились в действие, когда бегущая лошадь задевала нити, протянутые поперек трека. Для лучшего контраста она бежала на белом фоне – им служил окрашенный забор, а также была выбелена часть самого трека. Полученные изображения скопировали в виде силуэтов на диск простого устройства в форме круга, которое Мейбридж назвал зоопраксископом, – быстрая смена изображений на вращающемся диске создавала иллюзию движения.
Салли Гарднер, лошадь, которую Стэнфорд предоставил для эксперимента, явно отрывала все четыре копыта от земли одновременно, когда шла галопом. Но не так, как на знаменитых полотнах, самым известным из которых, вероятно, была картина Теодора Жерико «Скачки в Эпсоме», выставленная в Лувре: передние ноги скачущей лошади вытянуты вперед, а задние назад. На самом деле оказалось, что лошадь поджимает все четыре ноги непосредственно перед тем, как оттолкнуться от земли задними ногами.
Результатом этого эксперимента стал magnum opus
[14] Мейбриджа, созданный для Пенсильванского университета. С 1883 г. фотограф делал масштабные серии снимков – запечатлевал людей и животных в движении. Он использовал 24 фотокамеры, расположив их параллельно 36-метровому треку, и ставил два портативных блока из 12 батарей в каждом конце. Трек проходил мимо размеченного фона, а затворы фотокамер приводились в действие, когда животные или люди обрывали натянутые нити.
В итоге книга с 781 фототипной вкладной иллюстрацией была издана в 1887 г. Здесь были не только бегущие домашние животные (собаки, кошки, коровы и свиньи), но и бизон, олень, слон и тигр, а также страус и летящий попугай. Снимки с участием людей запечатлели самые разные действия: бег, подъем и спуск, броски, борьба, поднятие тяжестей; можно также увидеть, как ползает ребенок или как женщина выливает на другую ведро воды.
