Джемс Уатт

Первой машиной двойного действия, выпущенной на рынок, была ротативная машина для маслобойни Коте и Джаррет в Гулле. Она была построена в 1784 году. Она замечательна еще в одном отношении.

На одном из чертежей ее общего вида, карандашом рт руки легким штрихом, проведено несколько прямых линий, идущих от конца коромысла, с которым сцепляется конец поршня. Эти три-четыре небрежно проведенные линии, поверх аккуратно вычерченных зубчиков рейки штока и зубчатой дуги на конце коромысла, являются первым наброском приложения на практике одного из остроумнейших изобретений Уатта.

Необычайный грохот, производимый машиной, и то и дело выламывающиеся из рейки и коромысла зубья ежедневно и ежечасно убеждали Уатта, сколь далека от совершенства эта конструкция. Но довольно долго он не мог придумать, чем бы можно было ее заменить. Задача, действительно, была нелегка: надо было соединить строго прямолинейное движение конца штока поршня с дуговыми движениями конца балансира. Непосредственно соединить их было, очевидно, невозможно. Устроить двухшарнирное соединение штока с шатуном, а этого последнего с концом балансира было технически почти невыполнимо, ведь для этого нужно было установить длинные прямые направляющие, а единственно возможным в то время способом точной обработки больших плоскостей была обработка вручную зубилом и пилой. Можно себе представить, какая это была дорогая и кропотливая работа. Последняя комбинация, таким образом, отпадала сама собой. Уровень производственной техники здесь, как и во многих других случаях, тяжело подавлял размах воображения конструктора-механика.

Общая руководящая мысль, на которой в конце-концов остановился Уатт, заключалась в том, чтобы осуществить соединение при помощи системы рычагов, вращающихся вокруг осей. Из нескольких предложенных и запатентованных Уаттом комбинаций самая простая оказалась наиболее удачной.

Этот механизм требует некоторых пояснений.

Представим себе два стрежня ОАи O ₁B, лежащие в одной плоскости и вращающиеся вокруг осей точек О и O ₁. При таком вращении их концы А и В будут описывать дуги, обращенные выпуклостями друг к другу.

Если соединить их свободные концы стержнем AB,то на этом стержне будет некоторая точка С, которая при этом движении стержней будет двигаться по прямой [6]. Если считать, что ОА—плечо балансира машины, a O ₁B вспомогательный рычаг, «регулирующий радиус», как его называл Уатт, то можно конец штока поршня присоединить на шарнире в этой точке С, и в то время, как конец балансира будет описывать дугу, шток поршня будет двигаться прямолинейно.)

«Уклонение от прямой линии, — определял Уатт в своем патенте от 24 августа 1784 года свой механизм, — движущегося конца одного из этих стержней компенсируется подобным же уклонением, но в обратном направлении конца другого стержня».

«Так как выпуклости дуг, описываемые концами балансира и регулирующего радиуса (вспомогательный рычаг), лежат в противоположных направлениях, то на соединяющем их стержне имеется точка, которая имеет очень мало заметные уклонения от прямой линии». Так описывал Уатт свое приспособление Болтону.

Схема параллелограма Уатта.

В общих чертах эта комбинация возникла у Уатта, может быть, уже в конце 1783 года. Через несколько месяцев она выкристаллизовалась совершенно отчетливо.

«Я, кажется, убил нового зайца, «меня осенила идея о новом способе придать штоку поршня перпендикулярное движение вверх и вниз, прикрепив его только к куску железа на балансире без всяких цепей или препендикулярно направляющих, без всякого трения, без дуг на коромысле и всяких прочих неуклюжих вещей, и это приспособление полностью соответствует всем ожиданиям… Оно годится и для двойных машин и для простых. Я пока попробовал его только на небольшой модели, поэтому не могу сделать окончательных выводов, но я думаю, что весьма вероятно, что эта вещь удастся. Это одно из самых остроумных простых механических приспособлений, которые я когда-либо придумал, но я прошу вас ничего об этом не говорить, пока я не подам спецификацию».

Вскоре он сделал большую модель «этой замены зубчатки и сектора, которая, как мне кажется, оправдывает все ожидания. Шток поршня идет вверх и вниз совершенно в перпендикулярном направлении».

Это был так называемый неполный параллелограм,или, как Уатт называл его впоследствии, трехрычажное движение. Немного времени спустя, осенью 1784 года, в Сохо испытывали уже машину для маслобойни Котса — первую, снабженную этим остроумнейшим механизмом.

«Новое центральное перпендикулярное движение полностью оправдывает все наши ожидания. Оно не производит даже и намека на шум», — писал Уатт Болтону.

Это было в октябре, а в ноябре он уже наносил на чертеж машины, заказанной лондонским пивоваром Уайтбрэдом, дальнейшее усовершенствование этого трехрычажного движения, так называемого «параллельного движения». Механизм этот теперь известен под названием «параллелограм Уатта». Действие его следующее (см. чертеж).