Летящие над волной

Опубликовано: 27 июня 2010
Просмотров: 132296

 

 

Глава 4

 

КАЧЕСТВЕННЫЙ СКАЧОК

 

Рекорды и... катастрофы

Идея парового поршневого двигателя намного моложе, чем идея паровой турбины, чему свидетельствуют известные из элементарного курса физики эолипил Герона Александрийского и машина Д. Бранка. На протяжении почти 2000 лет изобретатели пытались воплотить идею в механизм, пригодный для практического использования, но лишь в середине XIX в. отдельные попытки увенчались успехом. Однако из-за низкого качества изготовления в условиях кустарных производств и отсутствия серьезной теоретической базы первые паровые турбины не обладали надежностью. Кроме того, энтузиазм изобретателей не был подкреплен социальным стимулом: ведь паровые машины еще успешно справлялись с возложенными на них функциями во всех областях применения.

Шло время. Развивался монополистический капитализм, концентрировались производительные силы, доминирующее положение в промышленности заняла электроэнергетика. Из-за малой мощности и недостаточной быстроходности паровых машин снижался КПД электрогенераторов. Для электростанций нужны были мощные и более быстроходные двигатели.

Если паровая машина работает на принципе использования потенциальной энергии пара (его упругости), то турбина использует кинетическую энергию пара. При этом через проточную часть турбины можно пропустить во много раз больше пара, чем через цилиндры паровой машины, что позволяет создать двигатель очень большой мощности.

В технически приемлемом виде паровая турбина была создана почти одновременно, но независимо, в Швеции и Англии. В 1883 г. на паровую турбину взял патент талантливый шведский инженер (Karl) Gustaf (Patrik) de Laval (1845 - 1913)(Г. Лаваль). Однако в конечном счете турбина Лаваля не получила распространения. Ее автор, увлекающийся изобретатель, оказался совершенно неспособным администратором и финансистом. После реализации своих идей он быстро охладевал к ним и принимался за очередные, которыми у него всегда была полна голова.

Gustaf de Laval (1845 - 1913) 1875 год...

Совсем другим человеком был Charles Parsons (1854-1931) (Ч. Парсонс) — высокообразованный инженер, талантливый изобретатель и не менее талантливый предприниматель. Взяв в 1884 г. патент на турбину своей конструкции, Парсонс настойчиво совершенствует двигатель и доводит его до нужной кондиции. Уже в 1894 г. стационарные турбины Парсонса по экономичности не уступали паровым машинам.

Charles Parsons (1854-1931)

В том же году Парсонс предложил Английскому адмиралтейству применить паровую турбину на корабле и высказал уверенность, что на турбинном истребителе можно достигнуть скорости 37 уз. Такой аванс не мог оставить равнодушными даже чопорных лордов адмиралтейства.

В 1897 г. на испытания было выведено опытное судно водоизмещением 44,5 г с котлотурбинной установкой (КТУ) мощностью 2000 л. с, символически названное "Turbinia"(«Турбинией»), сумевшее развить... 19,7 уз.

Турбинная установка с "Turbinia"

Причину установили довольно быстро - кавитация, сопровождавшаяся резким падением КПД винта. По сравнению с "Daring"(«Дэрингом») кавитация винта "Turbinia" носила более интенсивный характер. Ведь число оборотов турбины в несколько раз превышало число оборотов паровой машины, в то время как винт судна ничем не отличался от винтов, применяемых на кораблях с паровыми машинами.

 

"Turbinia"

При энергичном участии Парсонса была проведена серия экспериментов. Заимствуя опыт "Daring", начали заменять гребные винты. Опробовали девять различных винтов, по безуспешно, после чего Парсонс пошел на беспрецедентное решение: применить трехвальную энергетическую установку с приводом каждого вала от последовательно соединенных по пару турбин высокого, среднего и низкого давлений и расположить на каждом валу последовательно один за другим три гребных винта.

Кормовая оконечность "Turbinia"

При этом обороты валов были снижены примерно до 2000 об/мин. Пришлось полностью заменить кормовую часть судна и кардинально реконструировать энергетическую установку. Однако потеря времени и средств была полностью компенсирована. На первом же выходе "Turbinia" развила 32 уз. Путем увеличения мощности установки до 2400 л. с. и отдельных конструктивных улучшений скорость судна была доведена до 34,5 уз.