Вечное движение. История одной навязчивой идеи - Артур Орд-Хьюм

История, о которой пойдет речь в этой главе, связана с весьма необычным предприятием и касается вечного двигателя, сконструированного профессором Гэмджи. Главный инженер военно-морского департамента США Б. Ф. Ашпервуд представил секретарю департамента доклад о двигателе. Выдержки из этого документа позднее были опубликованы в «Канзас-сити ревью» (т. 5, 1882, с. 86—89).

Цитирую:

«Наблюдения, сделанные профессором Гэмджи в ходе проводимых им экспериментов, позволили говорить о возможности создания двигателя, который профессор назвал нуль-мотором. В этом моторе тепло внешней окружающей среды (воды или другой жидкости), имеющей нормальную температуру, с помощью изобретенного профессором прибора используется для выпаривания жидкого аммиака, который находится под очень высоким давлением. Получающийся при выпаривании газообразный аммиак, находясь под большим давлением, расширяется и приводит в движение поршень. По мере движения поршня газ увеличивает свой объем и сильно охлаждается, так что к концу хода поршня часть газообразного аммиака превращается в жидкий, резко уменьшая при этом свой объем. Образовавшийся таким путем жидкий аммиак стекает, как это следует из конструкции прибора, в аммиачный котел. Таким образом создаются условия для замкнутого цикличного процесса без потерь, поскольку теплота не покидает двигатель. Работа двигателя совершается за счет возникающей разницы в объемах аммиака при входе его в котел и выходе из него. Эта разница в объемах создается благодаря теплу, получаемому из окружающей аммиачный котел внешней среды, а также при охлаждении аммиака в процессе превращения части этого тепла в механическую работу двигателя. Существование этой разницы в объемах совершенно бесспорно. Поэтому если бы удалось создать работающий на этом принципе механизм, то нуль-мотор стал бы реальностью. Источником получаемой в нуль-моторе энергии является не искусственное тепло, выделяемое при сгорании топлива, а тепло окружающей среды, имеющей обычную температуру, то есть тепло, не требующее для своего возникновения никаких затрат.

При изучении машины профессора Гэмджи департамент не имеет в виду проверку возможности сжижения в ней аммиака. Гораздо важнее проверить правильность сделанных профессором наблюдений относительно агрегатных превращений аммиака за время полного цикла. Без этого невозможно приступить к промышленному производству нуль-моторов, которым суждено прийти на смену паровым двигателям. Вот почему я внимательно изучил работу этого устройства. Хорошо известно, что жидкий аммиак при нормальной температуре, но при очень высоком давлении способен превращаться в газ, который, расширяясь и совершая работу, резко охлаждается. Однако необходимо проверить, весь ли газообразный аммиак, входящий в цилиндр, превращается в жидкость, а также установить, позволяет ли сама конструкция машины осуществить эту проверку. Все это создало бы необходимые предпосылки для конструирования нового мотора, имеющего совершенно безграничные возможности. Принимая во внимание чрезвычайную важность этого изобретения как для военно-морского флота США, так и для всего человечества в целом, я настоятельно рекомендую департаменту создать профессору Гэмджи наиболее благоприятные условия для продолжения его экспериментальных исследований и доложить о них правительству Соединенных Штатов. Профессор выражает готовность представить свое изобретение для самой тщательной экспертизы и сделать это безотлагательно. С этой целью он намерен в кратчайшие сроки завершить изготовление механизма и в присутствии совета экспертов продемонстрировать его работу. Он предполагает использовать те узлы своего охлаждающего устройства, которые войдут составной частью в нуль-мотор, добавив некоторые необходимые детали. Таким образом, при минимальных затратах времени путем несложных испытаний можно будет удостовериться в осуществимости на практике проекта, который представляется столь привлекательным и бесспорным в теоретическом отношении.

Профессор Гэмджи произвел все необходимые математические расчеты для обоснования возможности использования своего изобретения в хозяйственных целях. Остается лишь проверить способность устройства совершать механическую работу. Профессор предлагает внести следующие усовершенствования в основной проект:

— в качестве цилиндра, в котором расширяется и сжижается аммиак, использовать паровой цилиндр;

— имеющийся аммиачный котел использовать как котел низкого давления, введя при этом в конструкцию еще один аммиачный котел, который будет выполнять роль котла высокого давления;

— расположить между цилиндром, где происходит сжижение аммиака, то есть конденсатором, и котлом низкого давления струйный насос, а между котлом низкого и котлом высокого давления насос для перекачки жидкого аммиака из первого котла во второй.

Все это и составит нуль-мотор — машину, которая, как это видно из самого краткого описания, представляет собой очень дешевый и очень простой по конструкции и управлению тип двигателя...

Остается только подвергнуть описанное устройство практическим испытаниям, чтобы убедиться, что предложенный механизм будет обладать высоким коэффициентом полезного действия и оправдает возлагаемые на него надежды. И если это так, в самом ближайшем будущем нуль-мотор придет на смену паровому двигателю, поскольку отпадет надобность в огромных затратах угля, расходы на который составляют колоссальные суммы. Стоит только доказать на практике, какими преимуществами обладает этот мотор, гораздо более дешевый, легкий и занимающий значительно меньше места, чем паровой двигатель, как в самых широких масштабах начнется его использование во всех сферах промышленного производства...

Создание нуль-мотора — вопрос чрезвычайной важности для военно-морского флота США. В отличие от европейских морских держав, владеющих колониями и базами с запасами топлива в разных районах земного шара, держав, которые следует рассматривать как потенциальных противников в будущих военных конфликтах, США не имеют ни того, ни другого. Поэтому в ходе военных действий вдали от своих берегов флот США может оказаться в крайне невыгодном стратегическом положении из-за отсутствия баз с топливными запасами. Позиции сторон будут в этом отношении уравнены, если военно-морские силы США получат двигатели нового типа. В этом случае наши крейсеры смогут проникнуть на самые удаленные акватории столь же просто, как и флоты тех стран, которые располагают там запасами топлива.

Все сказанное было необходимо для того, чтобы показать сущность и масштабы сделанного профессором Гэмджи изобретения. Созданный им механизм служит чрезвычайно важной цели получения энергии, что делает его, строго говоря, основой для создания всех других механизмов...»

Редактор газеты «Канзас-сити ревью» так прокомментировал высказывания главного инженера военно-морского департамента США: «Практика в конечном счете покажет истинные достоинства этого изобретения». В основу идеи Гэмджи, как уже говорилось, было положено свойство аммиака превращаться в газ при низких температурах. При 0°С давление газа в четыре раза превышает атмосферное. Изобретатель пришел к заключению, что тепла, отбираемого из окружающей атмосферы, будет вполне достаточно для превращения жидкого аммиака в газ. По мнению автора проекта, этот газ, находясь в котле под большим давлением, способен приводить в движение поршень двигателя. Расширяясь, газ охлаждается до такой степени, что вновь превращается в жидкость, которая стекает в котел, и цикл повторяется.

Ход реальных физических процессов в описываемом устройстве, который сегодня столь очевиден, глубоко разочаровал бы Гэмджи и его сторонников. Несомненно, тепло, забираемое из атмосферы, обеспечивало испарение жидкого аммиака и отдавалось через конденсатор в окружающую среду при расширении газа. Начав расширяться при 0°С и давлении в четыре атмосферы, газ увеличивал свой объем вчетверо к тому моменту, когда его температура падала до —33°С. Для последующего сжижения газа в цилиндре и конденсаторе необходимо поддерживать температуру ниже —33°С. В расчетах автора проекта затраты на сжижение аммиака не были учтены в общем балансе энергии. Будь это сделано, стало бы ясно, что эти затраты превышают полезную работу, которую способен произвести нуль-мотор. Второй закон термодинамики остался незыблем, а нуль-мотор так и не заработал.

Рис. 44. Рабочий цикл в устройстве, созданном профессором Гэмджи в 1880 году: давление газа приводит в движение поршень. Изобретатель предположил, что расширяющийся над поршнем газ затем сжижается и стекает в котел.

Я не смог проследить за судьбой дальнейших переговоров, которые велись в военно- морском ведомстве относительно изобретения профессора и к которым Айшервуд относился с таким энтузиазмом. Действительно, президент Гарфилд и несколько министров из состава его правительства рассматривали модели мотора Гэмджи, однако, несмотря на все это, военно-морской флот США так и не связал свое будущее с успехами в создании двигателей с охлаждаемыми узлами.