Паровой насос Джованни Баттисты делла Порты. Из Tre libri de’ spiritali, 1606
Фонтан де Косса, приводимый в действие паром. Из La Raison des forces mouvantes, 1615
В этот период Папен экспериментировал с разными паровыми машинами, и кульминацией этих экспериментов стала карета на паровом двигателе, которая ездила у него во дворе{1088}. Он даже предположил, что наступит время, когда машины с паровым двигателем обгонят кавалерию. Недоброжелатели, высмеивая его, говорили, что он работает над созданием летающий машины, и он признавался, что такая мысль действительно приходила ему в голову{1089}. Папен изобрел – это был его личный вклад в войну против Людовика XIV (который изгнал из Франции протестантов, в том числе самого Папена) – пушку, стрелявшую гранатами на 90 ярдов со скорострельностью двести выстрелов в час (или даже пятьсот, как он утверждал позже). Конструкция была простой: с помощью рычага в цилиндре опускался поршень, создавая вакуум, а когда поршень отпускали, он резко поднимался, выталкивая гранату в направлении врага. Другими словами, это была адаптация его атмосферной паровой машины, а если точнее, то возвращение к более ранней идее пневматического оружия, приводимого в действие атмосферным давлением{1090}.
В марте 1704 г. Папен все еще работал над атмосферным паровым двигателем. Каких успехов он добился? Ответ на этот вопрос можно найти в блокноте, принадлежавшем Роджеру Норту, английскому юристу, музыканту и литератору{1091}. В нем Норт описал и нарисовал двухцилиндровую атмосферную паровую машину, которая, по его словам, существовала «только в виде модели». В то время слово «модель» имело два значения: одно из них совпадало с современным, но чаще использовалось другое – графическое представление, схема или рисунок{1092}. Фраза «в виде модели» встречалась крайне редко, но афиша, опубликованная в 1651 г., указывает в названии краткое описание христианской доктрины «в виде модели»: настенная карта{1093}. Так что Норт, вероятно, видел не рабочую модель и даже не макет, а рисунок – отсюда его утверждение, что он видел машину только в виде модели. Когда именно он видел этот рисунок, точно определить невозможно: самая первая запись в блокноте относится к 1701 г., и это дает нам приблизительную дату. Вероятно, это та самая паровая машина, которая приводила в движение карету, ездившую по двору Папена.
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
§ 3В 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}.
Недовольный жизнью в Гессене, где ландграф не оказывал его исследованиям той поддержки, на которую он рассчитывал, Папен решил вернуться в Англию. Рассказывали, что он построил лодку с паровым двигателем, погрузил на нее свои пожитки и поплыл по Фульде, надеясь таким образом добраться до Англии. К сожалению, он преодолел только 15 миль до слияния с Везером; дальше находился участок реки, на передвижение по которому имела монополию местная гильдия лодочников. Папен пробовал добиться исключения, но безуспешно. Лодочники решительно стали на защиту своих прав, захватили судно Папена и уничтожили его. В результате появление транспортных средств с паровыми двигателями задержалось почти на столетие.
Рисунок Папена 1695 г. с изображением различных пневматических устройств. В системе слева используется водяное колесо, чтобы приводить в действие поршни, которые накачивают воздух, а они, в свою очередь, приводят в движение второй комплект поршней, которые поднимают и опускают ведро. Вверху в центре изображен цилиндр Папена, приводимый в движение атмосферным давлением: после конденсации пара выдвижение стержня, обозначенного буквой Е, приводит к опусканию цилиндра. Справа расположены два рисунка реечного механизма с храповиком.
Однако в основе истории о лодке с паровым двигателем лежит путаница. Папен действительно построил лодку без паруса и весел, и ее действительно уничтожили, но в движение ее приводила вовсе не паровая машина (что становится очевидным из переписки Папена). Папен построил колесное судно (причем не первым – Севери опередил его и в этом), но не пароход, потому что колесо вращалось вручную при помощи коленчатого рычага{1098}. Совершенно непонятно, почему эту
