Джон О'Нил - Гений, бьющий через край. Жизнь Николы Теслы
При подъеме давления пара выше указанных величин механический кпд падал, а это значит, что в силу конструкции этих машин для получения максимальной эффективности при высоком давлении было необходимо иметь более одной турбины в серии. Эффективность небольших турбин Теслы сопоставима с эффективностью небольших активных турбин с частотами вращения, позволяющими непосредственно подключать их к насосам и другим механизмам. Ясно поэтому, что небольшая паровая турбина для работы с тем же кпд должна была работать с частотой вращения от 10000 до 12000 оборотов и соединяться с ведомым агрегатом через редуктор.
Кроме того, по своей конструкции турбина Теслы в смысле производственных затрат не может состязаться с малогабаритными активными турбинами. Довольно сомнительно также, что роторные диски в силу своей легкости и высоких нагрузок будут долговечными при постоянной работе.
Все вышесказанное точно так же относится и к большой турбине с частотой вращения в 3 600 оборотов. При ее разборке выяснилось, что диски значительно деформировались, и было высказано мнение, что если они будут работать и дальше, то очень скоро окончательно выйдут из строя. Газовую же турбину так и не собрали по той причине, что компания не смогла получить от г-на Теслы достаточную техническую информацию, чтобы составить хотя бы приблизительное представление о его замысле.
По-видимому, на этой стадии Тесла демонстративно бросил испытания. Но в Милуоки не было своего Джорджа Вестингауза, чтобы спасти ситуацию. Позднее, уже в двадцатые годы, автор спросил Теслу, почему он прекратил работу с «Аллис Чалмерз», на что тот ответил: «Они не стали бы строить турбины так, как я хотел», и больше не стал говорить об этом.
А «Аллис Чалмерз» впоследствии стала пионером в производстве газовых турбин другого типа, которые успешно работали долгие годы.
Хотя отчет Дальстранда звучит как суровый приговор турбине Теслы и показывает ее существенные недостатки, которых нет в других турбинах, но в действительности все совсем не так. В основном в нем дается, конечно, справедливая оценка результатов, но описание явных недостатков лишь с иной точки зрения освещает то, о чем и сам Тесла говорил еще при первых испытаниях, а именно, что, работая в одноступенчатом варианте, она использует лишь около трети энергии пара, и для использования остальной энергии она должна работать в соединении со второй турбиной.
Ей [турбине] придется подождать, пока ученые и инженеры не разработают материалы, способные выдерживать эти давления и скорости. Например, одна лопатка современной турбины, движущаяся со скоростью 960 км в ас, испытывает на себе центробежную силу в 40000 кг, которая стремится сорвать ее с лопастного колеса и вала… В этом бушующем аду лопатки под высоким давлением на одном конце турбины раскаляются докрасна, а всего в нескольких футах от них большие лопатки последних ступеней вращаются со скоростью 960 км в час под холодным ливнем — настолько быстро, что капли конденсированного пара режут, как песчаная струя.
В своем отчете Дальстранд говорит также о трудности с вибрацией в турбине Теслы, обусловливающей необходимость усиления дисков. Но о том, что данная трудность возникает во всех турбинах, отмечено позднее в буклете «Дженерал электрик», где сказано:
Вибрация раскалывала диски и колеса и выводила из строя турбины иногда в течение нескольких часов, а иногда через годы работы. Возникала она из-за извлечения огромной энергии из относительно легкого устройства — в некоторых случаях не менее 400 л.с. из лопатки весом всего лишь в полкило или килограмм…
С турбиной связаны четыре основные проблемы: высокие температуры, высокие давления, высокие скорости и внутренняя вибрация. А разрешить эти проблемы можно лишь с помощью научных исследований, инженерного искусства и производственного опыта.
Проблемы эти до сих пор ждут своего окончательного разрешения даже у тех производителей, которые выпускают турбины уже сорок лет. И то, что они выявились и в турбине Теслы, о чем говорил и он сам, никак нельзя считать окончательным приговором его изобретению на ранних стадиях его развития.
Слухи, гуляющие последние год или два в технических кругах, свидетельствуют о пробуждении нового интереса к турбине Теслы и о возможности того, что производители предложенных Куртисом и Парсонсом турбин могут использовать и его турбину для совместной работы с другими видами турбин. Появление новых сплавов, которые почти полностью удовлетворяют требованиям механической прочности в условиях высокой температуры и огромных нагрузок, во многом способствует такому повороту событий.
Возможно, что если бы турбина Теслы включала в себя две или более ступеней со всеми их достоинствами, что давало бы ей диапазон рабочих характеристик турбины Куртиса или Парсонса, и собиралась бы со всеми преимуществами, которые даются инженерно-техническим мастерством и достижениями современной металлургии и щедро вкладываются в турбины упомянутых изобретателей, то благодаря тому, что турбина Теслы значительно проще, она оказалась бы более эффективной в работе и экономичнее по конструкции.
14
Высшим знаком признания, который мир дарит своим ученым, является Нобелевская премия, основанная шведским ученым Альфредом Нобелем, который разбогател благодаря изобретению динамита. Ежегодно выдается пять премий, каждая из которых в нормальное время составляет около 40000 $.
В 1912 году из Швеции пришло сообщение о том, что Николе Тесле и Томасу Эдисону присуждается совместная премия за достижения в области физики. Премию, однако, так и не выплатили, и в результате она досталась шведскому ученому Густаву Далену.
Доподлинно неизвестно, что же произошло на самом деле. Никакой корреспонденции на этот счет нет. Точно установлено, что Тесла отказался от этой премии. В то время он остро нуждался в деньгах, и 20000 $, которые он получил бы в качестве своей доли премии, помогли бы ему продолжить свою работу. Однако для него были важнее другие соображения.
Тесла проводил очень четкую грань между изобретателем полезных устройств и открывателем новых принципов. Открыватель новых принципов, говорил он в разговоре с автором, это первопроходец, открывающий новые сферы знания, куда стекаются тысячи изобретателей, чтобы, руководствуясь новыми сведениями, создавать коммерческие приспособления. И себя он считал открывателем, а Эдисона изобретателем. По его мнению, отнесение обоих в одну и ту же категорию полностью подрывало всякое понимание относительной ценности достижений обоих.
Вполне возможно, что на решение Теслы повлияло и присуждение тремя годами ранее Нобелевской премии за достижения в физике Маркони, что весьма удручило Теслу. Награждение сначала Маркони, а затем предложение Тесле разделить премию с Эдисоном слишком умаляло относительную ценность заслуг Теслы перед миром, чтобы он мог спокойно снести это.
Тесла был первым и, пожалуй, единственным из ученых, кто отказался от этой престижной премии.
Одной из высочайших наград в техническом мире является также медаль Эдисона, учрежденная неизвестными друзьями Томаса Эдисона и вручаемая каждый год Американским институтом инженеров электриков на его ежегодном собрании за выдающийся вкладе научную и практическую электротехнику.
Обычно награждаемые очень радуются этой награде, но в 1917 году, когда комитет проголосовал за присуждение ее Тесле, все было совсем не так.
Председателем наградного комитета был Б.А. Бехренд, который одним из первых среди инженеров электриков понял огромную важность открытий Теслы в связи с переменным током и их далеко идущее значение для каждой отрасли электротехнической промышленности. Лишь немногие выдающиеся инженеры смогли в самом начале разобраться в тонкостях работы с переменным током, получившей благодаря открытиям Теслы непосредственное практическое значение. Но Бехренд разработал простой и красивый математический метод, известный как «круговая диаграмма», которая позволяет очень легко разрешать проблемы конструирования техники переменного тока и понимать сложные явления, происходящие в подобных приборах. Он написал бесчисленное множество статей на эту тему, опубликованных в технических журналах, а также классический учебник, вышедший под заголовком «Асинхронный электродвигатель». Бехренд стал известен и богат; он получил признание как один из выдающихся инженеров-электротехников, а позднее был избран вице-президентом Американского института инженеров-электриков. Его работа оказалась настолько важной для мира коммерции, что его считали вероятным претендентом на получение медали Эдисона.
Бехренд начал писать посвященные своей круговой диаграмме статьи в 1896 году, но познакомился с Теслой лишь в 1901 году, когда Тесле нужен был определенный вид электродвигателя для его Всемирной трансляционной станции, строившейся на участке Уорденклиф на острове Лонг-Айленд, и его разработку поручили техническому отделу производственной компании, которым руководил Бехренд. После знакомства между ними завязалась очень тесная дружба. Бехренд был одним из немногих, кто полностью понимал работу Теслы, и изобретатель, чувствовавший себя одиноким из-за того, что не находил людей, мысливших так же широко и масштабно, как и он сам, высоко ценил дружбу Бехренда.
