Механик университета из шотландского города Глазго Джеймс Уатт начал эксперименты с паром в 1763 г., а использоваться коммерчески его универсальный двигатель впервые стал в 1783 г. Что же сделал Уатт за эти 20 лет? Поначалу он, работая простым механиком, просто починил одну из машин Ньюкомена. В 1763 г. Уатт установил на эту машину наружный конденсатор
[240], который позволил избежать громадной потери пара, происходившей из-за необходимости повторного нагрева цилиндра после каждого впрыскивания воды. Затем Уатт стал постепенно увеличивать давление пара, сообщая движущую силу поршню в фазе его подъема, – так в 1769 г. появилась паровая машина Уатта, а в 1782 г. – первый паровой цилиндр двойного действия, в котором поршень подвергается действию пара попеременно с обеих сторон.
В 1884 г. известный в Англии инженер Чарльз Парсонс соорудил первую практически действующую паровую турбину. Его конструкция оказалась настолько эффективной, что турбины стали использоваться на электростанциях вместо паровых двигателей с возвратно-поступательным механизмом.
Начиная с 1785 г.
[241] паровая машина становится одним из основных двигателей промышленной революции, в том числе на морском и железнодорожном транспорте, поскольку на базе машины Уатта стало возможным преобразование поступательного движения поршня во вращательное, т. е. двигатель теперь мог крутить колесо мельницы или фабричного станка. К 1800 г. фирма Уатта и его компаньона Болтона произвела 496 таких механизмов, из которых только 164 использовались как насосы. Еще 308 нашли применение на мельницах и фабриках, а 24 обслуживали доменные печи.
Первая в России двухцилиндровая вакуумная паровая машина была спроектирована механиком И. И. Ползуновым и построена в 1764 г. для приведения в действие воздуходувных мехов на барнаульских Колывано-Воскресенских заводах (Конфедератов, 1954).
Свой вклад в повышение эффективности тепловых машин за счет применения пара высокого давления внесли американец Оливер Эванс и англичанин Ричард Тревитик. Последний успешно строил промышленные однотактовые двигатели высокого давления, которые вошли в историю под названием «корнуэльские двигатели». Но с увеличением давления росла и опасность взрывов, а значит, машинам высокого давления был необходим предохранительный клапан для сброса лишнего давления. Такой клапан изобрел Дени Папен. Надежная и безопасная эксплуатация началась только с накоплением опыта и стандартизацией процедур сооружения, эксплуатации и обслуживания оборудования.
В 1769 г. французский изобретатель Никола Жозеф Кюньо продемонстрировал первое действующее самоходное паровое транспортное средство – паровую телегу. Наверное, его изобретение можно считать прообразом первого автомобиля (Паровые машины, 1838). Пар оказался очень полезным в качестве источника механической энергии, приводившего в движение другие сельскохозяйственные машины. А в 1788 г. благодаря Джону Фитчу появился первый пароход, курсировавший по реке Делавер между Филадельфией (штат Пенсильвания) и Берлингтоном (штат Нью-Йорк). Он мог перевозить 30 пассажиров. В феврале 1804 г. на металлургическом заводе Пенидаррен в Южном Уэльсе неугомонный Ричард Тревитик продемонстрировал свой первый паровой локомотив.
Но на этом история пара не закончилась. Эксперименты с паром продолжаются и по сей день! Японские ученые создали паровой двигатель микроскопических размеров, использовав метод, который в основном служил для изготовления интегральных схем. В результате небольшой силы ток, протекающий по электронагревательному элементу, нагрев капельку воды, превращает ее в пар, а тот приводит в движение поршень.
Патентное право и открытость технологий
Изобретатель Джеймс Уатт получал патенты, планируя серьезно заработать на плодах своего труда. Он был не только талантлив как инженер, но и изобретал новые схемы продвижения бизнеса. Для того чтобы показать преимущества своей машины, Уатту пришлось прибегнуть к рискованной схеме – поставлять машины бесплатно! Более того, Уатт брал на себя еще и расходы по демонтажу старой машины Ньюкомена и по обслуживанию вновь установленной. Взамен он просил одну треть от стоимости сэкономленного угля в течение последующих 25 лет эксплуатации. Польстившись на выгоду и подписав договор, владельцы шахт даже не сразу понимали, в какую кабалу они попадали к «гениальному изобретателю». Сегодня это можно было бы назвать энергосервисным контрактом.
В наши дни этот забытый прием использует известный американский предприниматель Илон Маск, продвигая свою идею новой электроэнергетической компании Solar City в США. Только он хочет заработать на экономии электроэнергии, а не угля. Основанная Маском в 2006 г. компания Solar City предлагает услуги под ключ. Специалисты бесплатно производят все расчеты по проекту, подбирают и устанавливают оборудование и даже разрабатывают индивидуальный дизайн-проект, чтобы солнечные панели смотрелись на здании гармонично. Как же Solar City зарабатывает, если все вышеперечисленное предоставляется совершенно бесплатно? Секрет в том, что компания продает не оборудование, а экономию, ежемесячно забирая себе проценты от сэкономленных средств клиента, одновременно привязывая его к своим сервисным услугам.
Но в 1779 г. у Джеймса Уатта появились новые конкуренты – изобретатели М. Васбру и Дж. Пикар, которые получили патент на применение кривошипно-шатунного механизма в паровых машинах (Введенский, 1957). С этого момента машина Уатта, преобразовывая колебательные движения во вращательные… нарушала чужие права. Уатту пришлось в обход патента Васбру и Пикара соединить поршень с валом машины при помощи шестеренчатой передачи (прообразом редуктора). Схему позже назовут «параллелограммом Уатта». Лишь после прекращения срока действия патента своих конкурентов Уатт смог вернуться к применению кривошипной передачи в своих машинах.
Ситуация, с которой впервые столкнулся Уатт, будет многократно повторяться в различных вариантах в истории человечества. Она и сегодня актуальна. Это проблема «существенности отличий» заявляемого изобретения от его прототипа. Суть проблемы заключается в использовании авторского права, которое, с одной стороны, защищает права его владельца, а с другой – может использоваться в качестве инструмента рыночной конкуренции, блокируя более прогрессивные изобретения, не закрепленные с помощью именно того же права.
