Но в то время, когда работал Уатт, бурно развивалась английская промышленность. Появилось много ткацких и прядильных фабрик. Этим фабрикам нужны были станки, поэтому строились и машиностроительные заводы. Всем фабрикам и заводам остро стал необходим двигатель удобнее и сильнее водяного колеса. Так сама жизнь подсказала Уатту требование: превратить насос в паровую машину, пригодную для всех заводских нужд.
Неожиданно оказалось, что не так много оставалось для этого придумать. Первые изобретения Уатта уже сделали насос непрерывно действующим и по сравнению с ньюкоменовским экономичным: он расходовал гораздо меньше топлива.
Уатт разработал механизмы, превращавшие движение поршня вверх-вниз во вращательное движение соединённого с ним колеса или вала. Это четвёртое его изобретение и превратило наконец насос в паровую машину для фабрик и заводов. Она могла теперь приводить в движение станки.
За несколько лет паровая машина Уатта завоевала Англию, а потом и весь мир.
СПОР ПАРА С ТЕКУЧЕЙ ВОДОЙ
Судьба водяных колёс, тысячелетие верно служивших человеку, была решена. Прошло два-три десятилетия, и водяные колёса остались только при деревенских мельницах да на нескольких старых заводах. Небольшая паровая машина давала больше энергии, чем пятиэтажной высоты колёса. Не нужны стали дорогие плотины, и уже необязательно было сооружать заводы близ реки.
Но движение техники с XIX века идёт всё быстрее и быстрее. Паровые двигатели вызвали к жизни множество различных рабочих машин, станков, механизмов. Промышленность быстро развивалась во многих странах, и уже можно было предвидеть время, когда для новых рабочих машин паровые двигатели, какими пользовались в первой половине XIX века, окажутся недостаточно мощными.
Впрочем, дело было не только в мощности. Чем крупнее становились заводы, тем всё больше давали себя знать важные недостатки паровой машины. Приходилось сооружать сложные устройства, чтобы передавать движение от паровой машины к станкам, которые точили металл или ткали материю. Для этого нужны были тяжёлые металлические валы, которые вращала паровая машина, и кожаные ремни, передававшие движение от вала к станку.
Чуть ли не половина всей силы паровой машины уходила на вращение этих устройств, и только вторая половина доставалась станкам.
И это ещё не всё. Стоит, например, на заводе пятьдесят станков. А иногда работа есть только для десяти. Но топлива паровой машине нужно столько же. Да и вообще, несмотря на все усовершенствования, много топлива требовала машина по сравнению с работой, которую совершала, – дорого обходилось пользование ею.
От сложных передаточных устройств освободило заводы одно из важнейших изобретений второй половины XIX века: изобретатели создали генератор – машину, вырабатывающую большие количества электрического тока. Электрическую энергию можно дробить как угодно и передавать по проводу на большие расстояния. Можно взять ток для работы ста мощных машин, а можно и для одного станка – и тогда расход электрической энергии в сто раз меньше.
Достаточно было на большом заводе, со многими цехами, поставить одну паровую машину. Она приводила в движение генератор. А от генератора ток шёл во все здания завода, к каждому станку. Получалось гораздо выгоднее: меньше понадобилось паровых машин – значит, меньше топлива для них; не нужны стали все валы и ремни для передачи энергии к станкам.
Но тогда нескольким изобретателям в разных странах пришла в голову одна и та же мысль: нельзя ли приводить в движение генератор… водяным колесом. Может быть, ещё выгоднее получится!
Как же это? Ведь даже слоновое колесо слабее небольшой паровой машины. Но если устроить так, чтобы водяное колесо совершало не пять – десять, а тысячи, десятки тысяч оборотов в минуту, – тогда дело другое. Чем быстрее вращается колесо, тем больше энергии оно даёт.
Вот о том, как увеличить в тысячи раз быстроту вращения водяного колеса, и думали изобретатели. Оказалось, что эту задачу можно решить.
Нужно колесо с насаженными на него изогнутыми лопатками поместить в металлическую трубу, сделанную так, чтобы поток воды проходил по трубе с большим напором и большой скоростью. Пришлось много потрудиться, чтобы найти лучшую форму трубы и лопаток, насаженных на колесо. Изобретатели различных стран предложили несколько систем таких двигателей – их называют гидравлическими (водяными) турбинами.
Турбины могли развивать мощность бульшую, чем паровые машины. А главная выгода в том, что топлива им не нужно. И – не то что водяные колеса в XVIII веке – пользование водяной турбиной не привязывает завод к реке. Ведь турбина приводит в движение не заводские машины, а генератор, вырабатывающий электрический ток. А ток можно передавать на большое расстояние. Правда, пришлось опять строить на реках дорогие плотины, но это окупалось тем, что заводам не нужно было покупать и возить топливо.