Никола Тесла - Статьи
Прием подобного характера был оказан моему управляемому по радио судну, многократно описанному в «Herald» за 1898 год. С тех пор сроки патентов на эти изобретения истекли, и теперь они являются всеобщим достоянием. Между тем необдуманное неприятие и невежество сменились услужливым интересом и признанием их ценности. Недавно министерство военно-морского флота заключило контракты общей стоимостью 100 000 000 долларов на строительство семи боевых кораблей с приводом от асинхронного электродвигателя, и такая же сумма ассигнована для покрытия расходов на постройку четырех огромных линкоров, которые должны быть оснащены таким же образом. Этот последний проект встречает сопротивление некоторых судостроителей, производителей турбин, поставщиков электрооборудования и некоторых инженеров, которые из опасения, что правительство допустило фатальную ошибку, убеждали власти в необходимости применения турбины с механическим приводом.
Спорная аналогияНаписаны многочисленные письма протеста на имя К.-А. Свенсона, члена сенатского комитета по военно-морским вопросам, но результат всей этой переписки носит спорный характер и совершенно бесполезен для тех, кто хотел получить информацию. Заслуживает сожаления, что этот вопрос должен быть поставлен в тот критический момент, когда незамедлительные приготовления к отражению надвигающейся угрозы национальной безопасности официально признаны обязательными к исполнению, и ввиду этого в общественном сознании не должно возникать никаких сомнений относительно превосходства боевых средств, рекомендованных военно-морскими экспертами. Ниже я попытаюсь разъяснить это широкому кругу читателей.
Наиболее эффективным средством приведения судна в движение является струя воды, выбрасываемая от корпуса судна. Хотя теоретические законы, которым подчиняется действие струи, подробно описаны Ранкином пятьдесят лет тому назад, в среде инженеров и авторов книг по гидравлике всё еще существует странное и необъяснимое предубеждение против применения этого принципа. Но люди дальновидные являются убежденными сторонниками его перспективности. Несмотря на то что современные возможности в двигательных системах не позволяют применять реактивную струю, обладающую большими преимуществами, можно с уверенностью прогнозировать, что в скором времени более полное освоение океанских глубин будет осуществляться с помощью этого принципа. Я глубоко убежден, что в то время, когда пишутся эти строки, он уже применяется в субмаринах, совершающих хищнические нападения в океанах, так как исключительно их бесшумной работой можно объяснить, почему они с такой легкостью избегают обнаружения с помощью приборов прослушивания. Издаваемый звук является ахиллесовой пятой подводной лодки. Снижение уровня шума существенно увеличивает эффективность нового боевого средства.
Спиралевидный гребной винтОднако при существующих условиях наилучшие результаты достигаются на всех типах надводных судов со спиралевидным винтом, который приводится в движение четырьмя различными способами. Во-первых, непосредственно от вала двигателя; во-вторых, посредством зубчатой передачи; в-третьих, через гидравлический преобразователь и, в-четвертых, с помощью электрического привода. В целях экономии энергии гребной винт должен вращаться со средней скоростью, первый из упомянутых способов, или «прямая передача», наилучшим образом подходит к поршневому или роторно-поршневому двигателю, из которых первый неудобен, а применение второго невозможно, в результате конкуренция привела к появлению спроса на турбину. Но поскольку для ее оптимальной работы необходима очень большая скорость, необходимо приспособление для винта. В какой-то мере это проявилось в «ступенизации», то есть в прохождении пара через ряд последовательно расположенных турбин, что повлечет к удорожанию и иного рода проблемам. Необходимость уменьшения размеров судна, стоимости машинного оборудования и обеспечения лучших эксплуатационных качеств привели к осуществлению второго шага — применению «редукторной передачи от турбины», в которой система зубчатых колес, впервые предложенная де Лавалем, передает движение на гребной винт. Вслед за этим попытки устранить некоторые ограничивающие факторы этой комбинации вылились в третий способ — «гидравлический привод», при котором турбина приводит в движение гребной винт посредством центробежного насоса и гидродвигателя. Наконец, в качестве дальнейшего шага к совершенствованию был выдвинут последний из перечисленных выше способов — «электрический привод». В этом случае турбина сообщает вращательное движение динамо-машине, которая, в свою очередь, запускает мотор, несущий на своем валу гребной винт.
Преимущества приводов разного типаКаждый из названных способов имеет своих сторонников и последователей. В принципе, первому способу можно было бы отдать предпочтение, если бы не многочисленные препятствия, связанные с его применением. Второй тип привода дешев, но зубчатая передача вызывает серьезные возражения. Третий способ, хотя и менее экономичный, привлекает рядом целесообразных и полезных качеств. Что касается последнего способа, он не только очень эффективен, но дает результаты, которых невозможно достичь другими способами. Закон естественного отбора продолжает действовать, и теперь идет борьба за превосходство между турбинами с механическим и электрическим приводами.
Путем постепенного усовершенствования режущих инструментов, научного расчета, благодаря достижениям в металлургии и улучшению смазочных материалов, так называемая шевронная зубчатая передача была доведена до высокой степени совершенства. Де Лаваль добился девяноста семи процентов КПД, а Макалпин, Мелвилл и Вестингауз девяноста восьми с половиной при осуществлении трансмиссии с ведущего вала на ведомый. С другой стороны, при использовании электрического привода можно максимально рассчитывать на девяносто три и три четверти процента. Это означает, что с зубчатой передачей та же самая турбина может передать на пять процентов больше мощности на гребной винт, что должно увеличить скорость крейсера с тридцати пяти до чуть более тридцати пяти с половиной узлов. Поскольку с первого взгляда становится очевидным, что электропривод требует дополнительной площади, имеет больший вес и дороже, то, вполне естественно, что те, кто не исследовал его полно и всесторонне, выносят решение в пользу зубчатой передачи.
Некоторые фатальные ошибкиНо тщательное исследование вопроса может побудить их изменить мнение на противоположное. Оценивая относительные достоинства этих в сущности различных движущих средств, они допускают две фатальные ошибки. Первая — в качестве критерия рассматривается энергия, передаваемая в критическом режиме, вторая — проводится параллель между существующими устройствами, совершенно различными, одно из них до модернизации, другое — усовершенствованное; первое при этом не способно выполнять существенные функции второго. Когда исходная информация неверна, то и выводы будут ошибочными. Следовательно, противники электрического привода сделали вывод, что он менее эффективен, чем зубчатая передача, имеет больший вес, дорогостоящ и вызывает сомнение в результате. Сколько истины в этих утверждениях, станет очевидным после всестороннего изучения установленных фактов.
Результативность электрического привода в работе судна надо рассматривать в комплексе. Ради краткости рассмотрим его в следующих основных аспектах: 1) работа турбины; 2) энергия, передаваемая на гребной винт; 3) эффективность винта; 4) крейсирование в экономном режиме; 5) работа на большой мощности; 6) расход горючего (топлива) вспомогательным оборудованием и аппаратурой для эксплуатации судна; 7) общая экономия и 8) быстрота и точность управления всеми действиями — внутренними и внешними.
Современные турбины совершенно не подходят для силовых установок на судах. Они являют собой поразительный пример устаревшего изобретения невысокой ценности, возведенного в положение исключительно рентабельной системы путем запутанных поисков и поразительного технического навыка. С сотнями тысяч легко ломающихся лопаток, с лопастями, которые из-за коррозии и эрозии вскоре становятся бесполезными, и небольшими зазорами между поверхностями, которые вращаются с огромными скоростями, турбины являются источником постоянной опасности и риска.
Нереверсивные турбиныГлавный же их недостаток состоит в том, что они нереверсивные, это делает необходимым применение отдельных турбин для движения в обратную сторону. Использование их связано с большими расходами и значительными потерями на трение, что накладывает жесткие ограничения на температуру рабочего тела. Очень большой перегрев, столь желательный при термодинамическом преобразовании, в таких непрочных системах исключается, но температура нагрева от 200 до 300 градусов по Фаренгейту допустима.
