Ох уж эта весна! Какую злую шутку сыграла она с нами! Вернувшись из командировки в радужном настроении, я заглянул в наш подвал и… обомлел. При тусклом свете лампы невозмутимый лаборант с сигаретой в зубах стоял в болотных сапогах чуть не по пояс в грязной воде. В руках он держал шланг, по которому мощная помпа гнала глинистый раствор наружу, через спасительную щелку в потолке. Подвал не был гидроизолирован, и в него прорвались талые воды. Две недели откапывали мы ржавые детали, узлы и, отчаявшись очистить их от грязи и ржавчины, собирали рекуператор как попало.
Настало время посылать агрегат заказчику для установки его на автобусе. Наученный горьким опытом, я тщательно гидроизолировал ящик для рекуператора и только после этого отправил груз на товарную станцию. Но и этой предосторожности оказалось недостаточно. По дороге крышку ящика повредили, и на завод он пришел полный воды. Рекуператор плавал в ней, как огурец в рассоле.
Установив наш агрегат на автобусе и убедившись, что он не работает, заказчик возвратил его нам обратно вместе с автобусом. Опять грязегидравлические испытания, теперь по ноябрьским дорогам. Пробуем пустить машину сами – передача разлетается на куски. В чем дело? Ого! Приваривая ушко для крепления, сварщик заказчика прожег корпус и накрепко приварил к нему маховик.
Наконец выкатили автобус во двор. Машиной управлял лаборант, а рекуператором с заднего сиденья – я. Договорились подавать сигналы друг другу свистками: один долгий – тормоза отпустить, два коротких – нажать. Предстартовая нервозность сыграла свою роль, и я, запуская рекуператор, вместо одного длинного свистка дал два коротких. От обломков передачи пришлось спасаться бегством.
Я заметил, что каждый новый ремонт рекуператора занимал у нас все меньше времени. Мы привыкли к постоянному ремонту и не вылезали из-под автобуса. Нас даже прозвали «Карлсонами, которые живут под автобусом». Оттуда я консультировал студентов, там же выслушивал институтские новости и подписывал бумаги. Зимой мы примерзали спиной к асфальту. Нас вытаскивали из-под автобуса заботливые студенты.
Опять наступила весна. Мы вывели автобус бережно, как норовистого коня. Выбрали тихую улочку, разогнались, и я уверенно включил рекуператор. Но это я лишь решил, что включил его. На самом деле я перепутал тумблеры, которые были заменены только накануне, и вместо «пуска» включил «аварийную остановку». Полетела прочнейшая стальная лента, связывающая маховик с колесами машины. Тут же склеили ее клеем N 88. Попробовали катить автобус – катится. Остановили – что-то с глухим стуком упало на асфальт. Глянули под автобус – батюшки, кардан! Поставили кардан, поехали. Снова включили рекуператор – не работает. Остановились, выбежали, осмотрели – ничего непонятно. Я в сердцах стукнул по нему кулаком – и автобус пошел – сам! – плавно набирая скорость. Едва догнали его. Теперь работает, и еще как – экономит почти половину горючего!
Гибридные автомобили современности
ЕСЛИ ХОЧЕШЬ БЫТЬ СЧАСТЛИВЫМ…
Настало время посылать агрегат заказчику для установки его на автобусе. Наученный горьким опытом, я тщательно гидроизолировал ящик для рекуператора и только после этого отправил груз на товарную станцию. Но и этой предосторожности оказалось недостаточно. По дороге крышку ящика повредили, и на завод он пришел полный воды. Рекуператор плавал в ней, как огурец в рассоле.
Установив наш агрегат на автобусе и убедившись, что он не работает, заказчик возвратил его нам обратно вместе с автобусом. Опять грязегидравлические испытания, теперь по ноябрьским дорогам. Пробуем пустить машину сами – передача разлетается на куски. В чем дело? Ого! Приваривая ушко для крепления, сварщик заказчика прожег корпус и накрепко приварил к нему маховик.
Наконец выкатили автобус во двор. Машиной управлял лаборант, а рекуператором с заднего сиденья – я. Договорились подавать сигналы друг другу свистками: один долгий – тормоза отпустить, два коротких – нажать. Предстартовая нервозность сыграла свою роль, и я, запуская рекуператор, вместо одного длинного свистка дал два коротких. От обломков передачи пришлось спасаться бегством.
Я заметил, что каждый новый ремонт рекуператора занимал у нас все меньше времени. Мы привыкли к постоянному ремонту и не вылезали из-под автобуса. Нас даже прозвали «Карлсонами, которые живут под автобусом». Оттуда я консультировал студентов, там же выслушивал институтские новости и подписывал бумаги. Зимой мы примерзали спиной к асфальту. Нас вытаскивали из-под автобуса заботливые студенты.
Опять наступила весна. Мы вывели автобус бережно, как норовистого коня. Выбрали тихую улочку, разогнались, и я уверенно включил рекуператор. Но это я лишь решил, что включил его. На самом деле я перепутал тумблеры, которые были заменены только накануне, и вместо «пуска» включил «аварийную остановку». Полетела прочнейшая стальная лента, связывающая маховик с колесами машины. Тут же склеили ее клеем N 88. Попробовали катить автобус – катится. Остановили – что-то с глухим стуком упало на асфальт. Глянули под автобус – батюшки, кардан! Поставили кардан, поехали. Снова включили рекуператор – не работает. Остановились, выбежали, осмотрели – ничего непонятно. Я в сердцах стукнул по нему кулаком – и автобус пошел – сам! – плавно набирая скорость. Едва догнали его. Теперь работает, и еще как – экономит почти половину горючего!
Гибридные автомобили современности
Нет, наш труд, хотя кое-кто из пессимистов называл его «мартышкиным», не пропал даром. Говоря «высоким штилем» – из искры стало разгораться пламя, причем созидательное. Я далек от мысли, что это созидательное пламя разгорелось только от нашей скромной искорки. Но все наши изобретения, а их около трех сотен, были запатентованы, а патенты специалистами изучаются. Все наши находки и ошибки, концепции и расчеты, данные испытаний и планы на будущее публиковались в сотнях статей и десятках книг, изданных в том числе «за бугром». Работы эти цитировались и обсуждались в книгах и статьях зарубежных авторов, поэтому логично предположить, что кое-что из прочитанного использовалось и на практике. И я бываю просто счастлив, когда среди новых зарубежных конструкций и расчетов встречаю такие знакомые мне решения…
Конечно же, главное предназначение «энергетической капсулы», по крайней мере на ближайшее будущее, – это гибридные силовые агрегаты автомобилей. Сейчас многие промышленно развитые страны приступают к их выпуску. Существует много концепций гибридов, главным образом связанных с электроаккумуляторами и электроприводами. Ведь почти все преимущества супермаховика основаны на использовании механической трансмиссии с высочайшим КПД, иначе говоря – супервариатора. А его пока в промышленном исполнении нет – уж очень недавно он изобретен.
Ближе к реальной жизни, на наш взгляд, гибридный легковой автомобиль, проект которого разработан в США совместно с германской фирмой «BMW». При общей массе 1500 кг его двигатель потребляет всего 3 литра топлива на 100 км пробега. Если с бензиновым штатным двигателем такой автомобиль имел бы мощность 100 кВт, то в гибридном варианте оказалось достаточном дизельного двигателя мощностью 27 кВт и добавочных 50 кВт от супермаховичного накопителя с запасом энергии 1,5 кВт·ч. Обороты супермаховика – от максимальных 35 тыс. до минимальных – 17 тыс. оборотов в минуту. Схема гибрида обычная – дизель вращает генератор, который обеспечивает мощностью как тяговые двигатели автомобиля, так и разгонный электродвигатель супермаховика. Общая масса накопителя с электродвигателем, подвеской, супермаховиком и корпусом – 50 кг.
Супермаховичный накопитель содержит цилиндрический супермаховик, выполненный из графитового композита и помещенный в вакуумный корпус. Хотя об этом впрямую не говорится, подвеска, конечно, магнитная – другой здесь и быть не может. Мотор-генератор развит в размерах по диаметру, чтобы обеспечить огромную мощность, хотя бы в сравнении с предыдущим проектом.
Да, теперь супермаховик – в надежных руках!
Конечно же, главное предназначение «энергетической капсулы», по крайней мере на ближайшее будущее, – это гибридные силовые агрегаты автомобилей. Сейчас многие промышленно развитые страны приступают к их выпуску. Существует много концепций гибридов, главным образом связанных с электроаккумуляторами и электроприводами. Ведь почти все преимущества супермаховика основаны на использовании механической трансмиссии с высочайшим КПД, иначе говоря – супервариатора. А его пока в промышленном исполнении нет – уж очень недавно он изобретен.
Схема гибрида автомобиля «тойота приус»
Пожалуй, самым известным гибридом является автомобиль «тойота приус». В этом гибриде двигатель соединен с генератором переменного тока, который заряжает аккумуляторную батарею, питающую опять же электрические тяговые двигатели переменного тока. Стало быть, преобразуется не только механическая энергия в электрическую, но и переменный ток в постоянный, и обратно. Однако этим дело не ограничивается – тяговые двигатели связаны сложной дифференциальной передачей, имеющей две степени свободы, с генератором и главной передачей автомобиля. Даже тепло от двигателя через специальные накопители тепла нагревает особый химический реактив – гидрид никеля, который выделяет водород, поступающий для сгорания в тот же двигатель! Что ж, «богатенькие» японцы здесь развернулись на славу! Не хватает только солнечных батарей и ветроколес для подзарядки батарей в солнечную или ветреную погоду. Себестоимость такого автомобиля баснословная, хотя продается он, видимо, по рекламным соображениям, не так уж дорого.Ближе к реальной жизни, на наш взгляд, гибридный легковой автомобиль, проект которого разработан в США совместно с германской фирмой «BMW». При общей массе 1500 кг его двигатель потребляет всего 3 литра топлива на 100 км пробега. Если с бензиновым штатным двигателем такой автомобиль имел бы мощность 100 кВт, то в гибридном варианте оказалось достаточном дизельного двигателя мощностью 27 кВт и добавочных 50 кВт от супермаховичного накопителя с запасом энергии 1,5 кВт·ч. Обороты супермаховика – от максимальных 35 тыс. до минимальных – 17 тыс. оборотов в минуту. Схема гибрида обычная – дизель вращает генератор, который обеспечивает мощностью как тяговые двигатели автомобиля, так и разгонный электродвигатель супермаховика. Общая масса накопителя с электродвигателем, подвеской, супермаховиком и корпусом – 50 кг.
Супермаховичный накопитель, разработанный американскими и германскими специалистами
Супермаховик (а) и ротор мотор-генератора (б) американско-немецкого накопителя
Интерес представляет конструкция супермаховичного накопителя. Супермаховик из композитного материала подвешен на колоколообразной ступице в вакуумированном корпусе. Подвеска – магнитная, с постоянными магнитами и фиксирующими шарикоподшипниками. Между верхними и нижними подшипниками установлен скоростной мотор-генератор, дающий дополнительную мощность тяговым электродвигателям. Сам супермаховик и ротор мотор-генератора можно видеть на фотографии.Устройство гибридного автомобиля «Patriot» фирмы «Крайслер» (а) и установленный на автомобиле накопитель (б)
Более смелый проект предложила известная американская фирма «Крайслер» для своей спортивной модели «Patriot». Скоростной газотурбинный двигатель объединен в один агрегат с генераторами, дающими ток как для движения автомобиля, так и для подзарядки супермаховичного накопителя. Все агрегаты выполнены как бы в миниатюре специально для небольшого спортивного автомобиля массой около 700 кг и мощностью почти 500 лошадиных сил (370 кВт).Супермаховичный накопитель содержит цилиндрический супермаховик, выполненный из графитового композита и помещенный в вакуумный корпус. Хотя об этом впрямую не говорится, подвеска, конечно, магнитная – другой здесь и быть не может. Мотор-генератор развит в размерах по диаметру, чтобы обеспечить огромную мощность, хотя бы в сравнении с предыдущим проектом.
Супермаховичный накопитель автомобиля «Patriot»
Что ж, получился вполне компактный скоростной автомобиль, стоимостью в сотни тысяч долларов. Этакий гибридный «болид» для профессионального гонщика, а может быть, для богатого и столь же смелого автолюбителя. Но настоящим автомобилем, вернее электромобилем будущего, я бы назвал гибридный автомобиль-такси, разработанный в США. Его основной источник энергии – топливные элементы, работающие на водороде, который получают из метана, метанола или углеводородного жидкого топлива в конверторе на самом автомобиле. Вспомним, что ранее говорилось о топливных элементах, об их малой плотности мощности, несмотря на огромную плотность энергии и высокий КПД. Стало быть, для повышения мощности автомобиля нужно что? Да, конечно же, супермаховик! Его и использовали создатели нового электромобиля, серийный выпуск которого запланирован на 2010 год. Запас энергии в супермаховике – 2 кВт·ч; мощность его мотор-генератора номинальная – 50 кВт, но может быть временно повышена и до 100 кВт. Обороты супермаховика максимальные – 30 тыс. оборотов в минуту. Устройство накопителя – обычное. Супермаховик из композита, вероятно графитового, подвешен в магнитной подвеске в вакуумном корпусе. Мотор-генератор на основе постоянных магнитов для экономичности. Обхватывающее корпус защитное кольцо – на случай разрыва супермаховика. Читатель может спросить, а что же отличает эти гибриды от электромобиля, который предлагал автор? А отличие состоит в том, что привод в описанных гибридах электрический вместо супервариатор-ного. В результате масса – больше, а КПД – меньше. Но ведь сегодня нет реального привода к гибриду, кроме электрического. Ведь супервариатор пока – журавль в небе, а электропривод – синица в руках!Гибридный автомобиль-такси с топливными элементами и супермаховичным накопителем
Схема супермаховичного накопителя гибридного такси (а) и общий вид накопителя (б)
Вспомним, что раньше некоторые ученые считали супермаховик глупой фантазией, уверяя, что маховики надо лить или ковать из стали. А сейчас супермаховичный накопитель можно просто заказать. Вот я читаю рекламку: «Полная супермаховичная система с ротором из углепластика; мощность – 100 кВт; запас энергии – 1кВт·ч; КПД – более 0,92; дизайн, цена – договорные. Калифорния, национальная лаборатория „Лауренс-Ливермор“ – и далее адрес и факс. „Лауренс-Ливермор“ – это вам ничего не говорит? Да это же одна из самых высокотехнологичных военных лабораторий в США, а пожалуй, и в мире.Да, теперь супермаховик – в надежных руках!
ЕСЛИ ХОЧЕШЬ БЫТЬ СЧАСТЛИВЫМ…
Автор рассказывает о том, как стать счастливым, и подкрепляет этот рассказ конкретными советами, как житейскими, так и чисто техническими, не забывая, конечно, и об «энергетической капсуле».
Один из афоризмов небезызвестного Козьмы Пруткова призывает: «Если хочешь быть счастливым – будь им!» Что ж, ему не откажешь ни в остроумии, ни в глубокомыслии, тем более, что «содрал» он этот афоризм у Лоренцо Медичи (или Великолепного), писавшего: «Счастья хочешь – счастлив будь! Нынче, завтра – безразлично!»
Но совет уж больно расплывчатый, неконкретный. Нисколько не претендуя на лавры Козьмы Пруткова, а тем более Лоренцо Великолепного, я перефразирую это изречение так, как понимаю его сам: «Если хочешь быть счастливым – будь изобретателем!» Ибо людей счастливее изобретателей, пожалуй, нет.
Я сам испытал немало счастливейших минут такого «озарения», какое заставило великого Архимеда выскочить голым на улицу с криком: «Эврика!» Как я был счастлив, когда мне пришла идея навивать обод супермаховика из проволоки, вместо того чтобы делать его цельным! А когда во сне я увидел вращающиеся кассеты магнитофона и понял, что это – мой вариатор! Или когда огромный полуторатонный маховик, подвешенный в моей магнитной подвеске, замер в «безразличном» равновесии! А последним (только пока!) таким счастливым озарением стала идея супервариатора. Думаете, эти мгновенья счастья соизмеримы с теми, которые случаются, например при выигрыше в лотерею миллиона, пусть даже долларов? Нисколько – деньги просто «сваливаются» на тебя, а идею, единственную и лучшую в мире, «вынашиваешь» ты сам!
Однако на этом пути, читатель, немало «подводных камней», как, впрочем, и в любом другом серьезном деле. Попытаюсь уберечь тебя от наиболее опасных из них, а заодно дам несколько советов, хотя это, как известно, и не самое благодарное дело.
Никогда не берись изобретать то, о чем мало знаешь; удачи здесь вряд ли добьешься, зато прослывешь «горе-изобретателем».
Постарайся изучить как можно больше в той области, в которой хочешь изобретать, и в первую очередь изучи изобретения, что были сделаны раньше; отнесись к ним с уважением и вниманием – их делали неглупые люди.
Вместе с тем не поддавайся мнению авторитетов, не ищи традиционных решений – толкового изобретения таким путем не создашь.
Думай постоянно о своем изобретении, не забывай о нем и перед сном – не исключено, что именно во сне ты увидишь решение мучительной для себя задачи.
Будь дружен с наукой, всегда обращайся к ней в трудных случаях, не иди ей наперекор – и ты никогда не станешь изобретать «вечные двигатели», «инерцоиды» и прочие химеры, которые превращают изобретателя из самого счастливого человека в самого несчастного…
Я рассказал тебе в этой книжке о моем поиске, который оказался столь же трудным, сколь и удачным – я все-таки воплотил свою мечту: нашел свою «энергетическую капсулу». Если ты будешь честно и добросовестно вести свой поиск, не пожалеешь для него времени, тебя тоже обязательно ждет удача. По-другому просто не бывает – это подтверждается многовековой историей человеческого поиска, это закон.
Интересных и увлекательных задач, решению которых можно посвятить себя, бесконечно много. Но мне очень хотелось бы, чтобы ты, так же как и я, отправился на поиски «энергетической капсулы». Иначе я не стал бы писать для тебя эту книжку.
Не подумай вдруг, будто все самое основное в поиске «энергетической капсулы» уже сделано и тебе остались лишь крохи. Сейчас трудно даже представить себе, какой в действительности окажется «энергетическая капсула» будущего, которую, возможно, построишь ты. Я надеюсь, что это будет супермаховик, моему коллеге электрику, видимо, больше по душе конденсатор или сверхпроводник, а химику, конечно, электрохимическая батарея! Решение же, вероятнее всего, где-то посередине, на «стыке» двух или нескольких направлений.
Я чувствую, что ты хочешь подтверждающего примера. Пожалуйста.
Возьмем палку с двумя грузами на концах и раскрутим ее на стенде, как стержневой супермаховик из куска троса – вокруг поперечной оси. Что мешает крутить быстрее? Да все та же малая прочность – грузы, стремясь двигаться по прямой, разорвут палку и разлетятся. Это ахиллесова пята всех маховиков – рано или поздно разрывается даже лучший из супермаховиков.
Обратимся за помощью к электричеству. Силы притяжения электростатических зарядов, оказывается, могут быть очень велики. Если поставить двух людей на расстоянии метра друг от друга и передать одному из них всего 1 % электронов, взятых у другого, то сила притяжения этих людей будет равна… силе тяжести всего земного шара! Не знаю, поверишь ли ты мне, но это так.
Теперь используем это свойство зарядов в нашем стержневом маховике. Будем по мере раскрутки отнимать у одного из грузов электроны и добавлять их другому, заставляя их притягиваться друг к другу все сильнее. Так мы можем раскрутить маховик до сверхкосмических скоростей без разрыва палки и разлета грузов. При этом помимо колоссальной кинетической энергии будет накоплена и громадная электроэнергия в виде заряда.
Ну, как идея? Стоит поработать? Учти только, что я умышленно не говорю тебе о трудностях на этом пути.
Ты скажешь: «Ну что за накопитель энергии – палка с грузами на концах! Это несерьезно». Но подобная «несерьезная» идея может послужить основой для создания вполне реальной конструкции.
Помнишь, я рассказывал о супермаховике, который мы навивали из металлической ленты? Тебе ничего не напомнила эта модель супермаховика? Да ведь это же конденсатор, обычный конденсатор из фольги – накопитель электронов! Правда, в конденсаторах лента навита не в один, а в два слоя. Но и супермаховик тоже можно навить из двух лент. Если мы теперь станем раскручивать такой супермаховик, подавая постепенно на его ленты-обкладки напряжение, то эти ленты, накапливая электрическую энергию, будут одновременно прижиматься друг к другу, повышая прочность супермаховика. А это ведет к увеличению запаса кинетической энергии. Вот такая конструкция, основанная на «несерьезной» идее, была признана изобретением, и об этом я уже писал выше.
Или взять, например, так называемые пульсары – звезды малых размеров, но с громадной массой. Ведь они вращаются с огромными окружными скоростями, не доступными никаким супермаховикам, накапливают фантастическую кинетическую энергию. Почему же эти пульсары не разрываются? Не «пускает» гравитация, она мешает частицам пульсара разлетаться по инерции. Может, что-нибудь подобное ты придумаешь для маховиков?
Итак, в добрый путь, читатель! Ищи свою мечту и находи ее! Удачи тебе в этом поиске!
А для убедительности приведу краткие сведения из жизни наиболее чтимых мной «счастливых» изобретателей «всех времен и народов» – грека Архимеда, русского И. П. Кулибина, англичанина Джеймса Уатта и американца Томаса Эдисона. И у каждого из этих «гигантов», оказывается, была своя «энергетическая капсула». Пусть эти великие люди будут для тебя маяками удачи!
О нем мы все слышали с детства, особенно про то, как он выскочил из бани голым и понесся по улице с криком: «Эврика!» Что за человек был Архимед? Ведь он изобрел гораздо больше, чем это в состоянии сделать даже целый народ. Великий римский оратор Цицерон так сказал об Архимеде: «Я полагаю, что в этом сицилийце было больше гения, чем может вместить человеческая природа». А вот как писал об Архимеде античный историк Плутарх: «…забывал он и о пище, и об уходе за телом, и его нередко силой приходилось тащить мыться и умащаться, но и в бане он продолжал чертить геометрические фигуры на золе очага и на собственном теле – поистине вдохновленный музами, весь во власти великого наслаждения…»
Перечислять, что успел сделать Архимед – не хватит ни времени, ни бумаги. Он изобрел винт, названный Архимедовым винтом, машины для подъема тяжести, военные метательные машины, зеркало – «лазер», сжигавшее на расстоянии вражеские корабли, нашел способы определения состава сплавов, открыл закон гидростатики и многое, многое другое. Это он, Архимед, на глазах своего друга и родственника – царя Гиерона и целой толпы жителей Сиракуз, сидя на стуле и вращая рукоятку изобретенного им механизма, вытянул на берег целый корабль. И похвастал, что мог бы и Землю сдвинуть, было бы только на что опереться…
Не был он чужд и энергетике – первую паровую машину, правда, военного назначения – «архитронито», – создал именно Архимед, а не кто другой. Это и была его «энергетическая капсула».
Архимед был убит римским воином, которому он сделал выговор за то, что тот посмел наступить на его чертежи.
Изобретатель-самоучка, имя которого стало нарицательным для русских изобретателей. Изобрел и самостоятельно изготовил замечательные часы, бой которых каждые шестьдесят минут извещал о начале театрализованного представления игрушечных часовых фигурок. Часы эти он подарил самой Екатерине II.
Кулибин, обласканный императрицей, по ее приказу возглавил мастерские Петербургской академии наук, превратив их в центр по производству научных приборов. Кулибин создал массу изобретений: оптический телеграф, прожектор, суда, идущие без двигателя против течения (!), механические сеялки, плавучие мельницы, подъемные краны, насосы, оригинальные мосты через реки и многое другое.
К сожалению, не зная закона сохранения энергии, он много сил и времени отдал разработке «вечного двигателя», тщетно надеясь построить его…
Но свою «энергетическую капсулу» – маховик-накопитель энергии, движущий «самокатку», он успел создать, и чудо-«самокатка» поразила всех, кто видел, а тем более катался на ней…
Знаменитый английский изобретатель, на памятнике которому написано: «Увеличил власть человека над природой». Вся его жизнь была посвящена созданию паровой машины – его «энергетической капсулы». Паровые машины были и до Джеймса Уатта, но он первым догадался разделить рабочий цилиндр машины на горячую часть и холодную, что сразу вдвое увеличило экономичность машины и намного сократило ее размеры.
Уатту повезло – он занимался только своим любимым изобретательством. Джеймс Уатт Финансовую часть он «переложил» на своего компаньона – крупного промышленника Мэтью Болтона. Это мечта всех творческих людей, особенно изобретателей – иметь такого «спонсора».
Между прочим, Уатт, помимо паровой машины и пяти вспомогательных механизмов для нее, изобрел еще центробежный регулятор, паровой молот, паровое отопление и многое другое. Выдающийся знаток техники, Джеймс Уатт, был по-настоящему высокообразованным человеком – знал несколько языков, профессионально понимал литературу, учил и привлекал к своей работе молодежь. Был «на дружеской ноге» с известным писателем Вальтером Скоттом.
Окруженный уважением и славой, Джеймс Уатт прожил последние годы жизни в спокойствии и достатке.
Имя Томаса Эдисона стало синонимом изобретателя по всему миру. Пожалуй, во всей истории человечества не было изобретателя более плодовитого, чем Эдисон – только в США он получил 1098 патентов на свои изобретения. Работал он с огромным напряжением и страстью. Рабочий день его часто длился до 20 часов. Даже первую ночь после женитьбы он провел в своей лаборатории, заснув там от усталости…
Как-то в молодости он изобрел «тиккер» – указатель биржевых курсов. Когда его спросили, сколько он хочет получить за свое изобретение, он так и не смог выговорить желаемую сумму – 5 тыс. долларов, настолько она ему казалась огромной. Тогда покупатель сам выписал ему чек на 40 тыс. долларов, и Томас Эдисон потерял сознание от счастья.
Что изобрел Эдисон за свою долгую жизнь, а длилась она 84 года, трудно перечислить, легче назвать то, что он не успел изобрести. А изобрел он, в частности, электрическую лампочку и патрон к ней, генераторы и электродвигатели, электросчетчик, способ передачи по одному кабелю нескольких телеграмм, знаменитый фонограф – записыватель звука, электрифицированную железную дорогу, радиолампу и т. д. и т. п. – не буду перечислять все 1098 изобретений!
Была у него и своя «энергетическая капсула» – знаменитый щелочной аккумулятор, названный аккумулятором Эдисона; он широко используется и сейчас.
По численности и уровню квалификации сотрудников лаборатории Эдисона не уступали научно-исследовательским институтам; в его лабораториях трудились десятки ученых и инженеров. Многие из них потом сами стали выдающимися изобретателями – их всех Эдисон заставлял работать так же много и упорно, как работал сам. Жизнь Томаса Эдисона была настоящим подвигом мысли и труда. А я бы еще сказал – счастливым подвигом!
Один из афоризмов небезызвестного Козьмы Пруткова призывает: «Если хочешь быть счастливым – будь им!» Что ж, ему не откажешь ни в остроумии, ни в глубокомыслии, тем более, что «содрал» он этот афоризм у Лоренцо Медичи (или Великолепного), писавшего: «Счастья хочешь – счастлив будь! Нынче, завтра – безразлично!»
Но совет уж больно расплывчатый, неконкретный. Нисколько не претендуя на лавры Козьмы Пруткова, а тем более Лоренцо Великолепного, я перефразирую это изречение так, как понимаю его сам: «Если хочешь быть счастливым – будь изобретателем!» Ибо людей счастливее изобретателей, пожалуй, нет.
Я сам испытал немало счастливейших минут такого «озарения», какое заставило великого Архимеда выскочить голым на улицу с криком: «Эврика!» Как я был счастлив, когда мне пришла идея навивать обод супермаховика из проволоки, вместо того чтобы делать его цельным! А когда во сне я увидел вращающиеся кассеты магнитофона и понял, что это – мой вариатор! Или когда огромный полуторатонный маховик, подвешенный в моей магнитной подвеске, замер в «безразличном» равновесии! А последним (только пока!) таким счастливым озарением стала идея супервариатора. Думаете, эти мгновенья счастья соизмеримы с теми, которые случаются, например при выигрыше в лотерею миллиона, пусть даже долларов? Нисколько – деньги просто «сваливаются» на тебя, а идею, единственную и лучшую в мире, «вынашиваешь» ты сам!
Однако на этом пути, читатель, немало «подводных камней», как, впрочем, и в любом другом серьезном деле. Попытаюсь уберечь тебя от наиболее опасных из них, а заодно дам несколько советов, хотя это, как известно, и не самое благодарное дело.
Никогда не берись изобретать то, о чем мало знаешь; удачи здесь вряд ли добьешься, зато прослывешь «горе-изобретателем».
Постарайся изучить как можно больше в той области, в которой хочешь изобретать, и в первую очередь изучи изобретения, что были сделаны раньше; отнесись к ним с уважением и вниманием – их делали неглупые люди.
Вместе с тем не поддавайся мнению авторитетов, не ищи традиционных решений – толкового изобретения таким путем не создашь.
Думай постоянно о своем изобретении, не забывай о нем и перед сном – не исключено, что именно во сне ты увидишь решение мучительной для себя задачи.
Будь дружен с наукой, всегда обращайся к ней в трудных случаях, не иди ей наперекор – и ты никогда не станешь изобретать «вечные двигатели», «инерцоиды» и прочие химеры, которые превращают изобретателя из самого счастливого человека в самого несчастного…
Я рассказал тебе в этой книжке о моем поиске, который оказался столь же трудным, сколь и удачным – я все-таки воплотил свою мечту: нашел свою «энергетическую капсулу». Если ты будешь честно и добросовестно вести свой поиск, не пожалеешь для него времени, тебя тоже обязательно ждет удача. По-другому просто не бывает – это подтверждается многовековой историей человеческого поиска, это закон.
Интересных и увлекательных задач, решению которых можно посвятить себя, бесконечно много. Но мне очень хотелось бы, чтобы ты, так же как и я, отправился на поиски «энергетической капсулы». Иначе я не стал бы писать для тебя эту книжку.
Не подумай вдруг, будто все самое основное в поиске «энергетической капсулы» уже сделано и тебе остались лишь крохи. Сейчас трудно даже представить себе, какой в действительности окажется «энергетическая капсула» будущего, которую, возможно, построишь ты. Я надеюсь, что это будет супермаховик, моему коллеге электрику, видимо, больше по душе конденсатор или сверхпроводник, а химику, конечно, электрохимическая батарея! Решение же, вероятнее всего, где-то посередине, на «стыке» двух или нескольких направлений.
Я чувствую, что ты хочешь подтверждающего примера. Пожалуйста.
Возьмем палку с двумя грузами на концах и раскрутим ее на стенде, как стержневой супермаховик из куска троса – вокруг поперечной оси. Что мешает крутить быстрее? Да все та же малая прочность – грузы, стремясь двигаться по прямой, разорвут палку и разлетятся. Это ахиллесова пята всех маховиков – рано или поздно разрывается даже лучший из супермаховиков.
Обратимся за помощью к электричеству. Силы притяжения электростатических зарядов, оказывается, могут быть очень велики. Если поставить двух людей на расстоянии метра друг от друга и передать одному из них всего 1 % электронов, взятых у другого, то сила притяжения этих людей будет равна… силе тяжести всего земного шара! Не знаю, поверишь ли ты мне, но это так.
Теперь используем это свойство зарядов в нашем стержневом маховике. Будем по мере раскрутки отнимать у одного из грузов электроны и добавлять их другому, заставляя их притягиваться друг к другу все сильнее. Так мы можем раскрутить маховик до сверхкосмических скоростей без разрыва палки и разлета грузов. При этом помимо колоссальной кинетической энергии будет накоплена и громадная электроэнергия в виде заряда.
Ну, как идея? Стоит поработать? Учти только, что я умышленно не говорю тебе о трудностях на этом пути.
Ты скажешь: «Ну что за накопитель энергии – палка с грузами на концах! Это несерьезно». Но подобная «несерьезная» идея может послужить основой для создания вполне реальной конструкции.
Помнишь, я рассказывал о супермаховике, который мы навивали из металлической ленты? Тебе ничего не напомнила эта модель супермаховика? Да ведь это же конденсатор, обычный конденсатор из фольги – накопитель электронов! Правда, в конденсаторах лента навита не в один, а в два слоя. Но и супермаховик тоже можно навить из двух лент. Если мы теперь станем раскручивать такой супермаховик, подавая постепенно на его ленты-обкладки напряжение, то эти ленты, накапливая электрическую энергию, будут одновременно прижиматься друг к другу, повышая прочность супермаховика. А это ведет к увеличению запаса кинетической энергии. Вот такая конструкция, основанная на «несерьезной» идее, была признана изобретением, и об этом я уже писал выше.
Или взять, например, так называемые пульсары – звезды малых размеров, но с громадной массой. Ведь они вращаются с огромными окружными скоростями, не доступными никаким супермаховикам, накапливают фантастическую кинетическую энергию. Почему же эти пульсары не разрываются? Не «пускает» гравитация, она мешает частицам пульсара разлетаться по инерции. Может, что-нибудь подобное ты придумаешь для маховиков?
Итак, в добрый путь, читатель! Ищи свою мечту и находи ее! Удачи тебе в этом поиске!
А для убедительности приведу краткие сведения из жизни наиболее чтимых мной «счастливых» изобретателей «всех времен и народов» – грека Архимеда, русского И. П. Кулибина, англичанина Джеймса Уатта и американца Томаса Эдисона. И у каждого из этих «гигантов», оказывается, была своя «энергетическая капсула». Пусть эти великие люди будут для тебя маяками удачи!
Архимед (287—212 до н. э.)
Перечислять, что успел сделать Архимед – не хватит ни времени, ни бумаги. Он изобрел винт, названный Архимедовым винтом, машины для подъема тяжести, военные метательные машины, зеркало – «лазер», сжигавшее на расстоянии вражеские корабли, нашел способы определения состава сплавов, открыл закон гидростатики и многое, многое другое. Это он, Архимед, на глазах своего друга и родственника – царя Гиерона и целой толпы жителей Сиракуз, сидя на стуле и вращая рукоятку изобретенного им механизма, вытянул на берег целый корабль. И похвастал, что мог бы и Землю сдвинуть, было бы только на что опереться…
Не был он чужд и энергетике – первую паровую машину, правда, военного назначения – «архитронито», – создал именно Архимед, а не кто другой. Это и была его «энергетическая капсула».
Архимед был убит римским воином, которому он сделал выговор за то, что тот посмел наступить на его чертежи.
Иван Петрович Кулибин (1735—1818)
Кулибин, обласканный императрицей, по ее приказу возглавил мастерские Петербургской академии наук, превратив их в центр по производству научных приборов. Кулибин создал массу изобретений: оптический телеграф, прожектор, суда, идущие без двигателя против течения (!), механические сеялки, плавучие мельницы, подъемные краны, насосы, оригинальные мосты через реки и многое другое.
К сожалению, не зная закона сохранения энергии, он много сил и времени отдал разработке «вечного двигателя», тщетно надеясь построить его…
Но свою «энергетическую капсулу» – маховик-накопитель энергии, движущий «самокатку», он успел создать, и чудо-«самокатка» поразила всех, кто видел, а тем более катался на ней…
Джеймс Уатт (1736—1819)
Знаменитый английский изобретатель, на памятнике которому написано: «Увеличил власть человека над природой». Вся его жизнь была посвящена созданию паровой машины – его «энергетической капсулы». Паровые машины были и до Джеймса Уатта, но он первым догадался разделить рабочий цилиндр машины на горячую часть и холодную, что сразу вдвое увеличило экономичность машины и намного сократило ее размеры.
Уатту повезло – он занимался только своим любимым изобретательством. Джеймс Уатт Финансовую часть он «переложил» на своего компаньона – крупного промышленника Мэтью Болтона. Это мечта всех творческих людей, особенно изобретателей – иметь такого «спонсора».
Между прочим, Уатт, помимо паровой машины и пяти вспомогательных механизмов для нее, изобрел еще центробежный регулятор, паровой молот, паровое отопление и многое другое. Выдающийся знаток техники, Джеймс Уатт, был по-настоящему высокообразованным человеком – знал несколько языков, профессионально понимал литературу, учил и привлекал к своей работе молодежь. Был «на дружеской ноге» с известным писателем Вальтером Скоттом.
Окруженный уважением и славой, Джеймс Уатт прожил последние годы жизни в спокойствии и достатке.
Томас Алва Эдисон (1847—1931)
Имя Томаса Эдисона стало синонимом изобретателя по всему миру. Пожалуй, во всей истории человечества не было изобретателя более плодовитого, чем Эдисон – только в США он получил 1098 патентов на свои изобретения. Работал он с огромным напряжением и страстью. Рабочий день его часто длился до 20 часов. Даже первую ночь после женитьбы он провел в своей лаборатории, заснув там от усталости…
Как-то в молодости он изобрел «тиккер» – указатель биржевых курсов. Когда его спросили, сколько он хочет получить за свое изобретение, он так и не смог выговорить желаемую сумму – 5 тыс. долларов, настолько она ему казалась огромной. Тогда покупатель сам выписал ему чек на 40 тыс. долларов, и Томас Эдисон потерял сознание от счастья.
Что изобрел Эдисон за свою долгую жизнь, а длилась она 84 года, трудно перечислить, легче назвать то, что он не успел изобрести. А изобрел он, в частности, электрическую лампочку и патрон к ней, генераторы и электродвигатели, электросчетчик, способ передачи по одному кабелю нескольких телеграмм, знаменитый фонограф – записыватель звука, электрифицированную железную дорогу, радиолампу и т. д. и т. п. – не буду перечислять все 1098 изобретений!
Была у него и своя «энергетическая капсула» – знаменитый щелочной аккумулятор, названный аккумулятором Эдисона; он широко используется и сейчас.
По численности и уровню квалификации сотрудников лаборатории Эдисона не уступали научно-исследовательским институтам; в его лабораториях трудились десятки ученых и инженеров. Многие из них потом сами стали выдающимися изобретателями – их всех Эдисон заставлял работать так же много и упорно, как работал сам. Жизнь Томаса Эдисона была настоящим подвигом мысли и труда. А я бы еще сказал – счастливым подвигом!