Лев Гумилевский - Создатели двигателей
Эти же машины могут применяться в сельском хозяйстве для дробления соли и минеральных удобрений, для приготовления кормов скоту, для обмолота урожая и, наконец, для обслуживания всевозможных станков — деревообделочных, металлообрабатывающих и разнообразных сельскохозяйственных машин.
Универсальным типом ветродвигателя является ветродвигатель Д-18.
Его ветровое колесо состоит из трех лопастей цельнометаллической конструкции. Каждая лопасть в сечении имеет современный аэродинамический профиль и по конструкции напоминает крыло самолета. Концевые части лопастей могут поворачиваться на трубчатых махах при помощи стабилизаторов, которые располагаются за поворотной частью каждого крыла на легких стойках. Внутри полых лопастей имеются центробежные грузы, соединенные системой тяг и рычагов со стабилизаторами и пружинами регулирования, помещенными на центральной ступице ветрового колеса. Жесткие и поворотные части лопастей остаются в одной плоскости до тех пор, пока ветер не достигнет определенной скорости. При возрастании скорости воздушного потока увеличиваются обороты ветрового колеса и центробежные силы у грузов внутри лопастей. Стабилизаторы поворачивают лопасти на некоторый угол, и пружины регулирования растягиваются. Вследствие этого повышается давление ветра на стабилизаторы, и они выводят поворотные части лопастей из плоскости вращения, вызывая торможение ветрового колеса до расчетного числа оборотов. При усилении ветра концевые лопасти поворачиваются на больший угол, увеличивая торможение и удерживая обороты ветрового колеса в заданных пределах. При падении скорости ветра пружины регулирования последовательно возвращают всю систему в исходное положение.
Эта оригинальная система регулирования, предложенная Сабининым и Красовским и экспериментально проверенная в ЦАГИ, отличается высоким аэродинамическим качеством и обеспечивает хорошую равномерность вращения ветрового колеса при переменном ветре.
Высокое аэродинамическое качество лопастей обеспечивает быстроходность ветрового колеса. Благодаря этому удалось уменьшить вес конструкции ветродвигателя на единицу мощности почти вдвое против веса многолопастных машин. Небольшое число лопастей в ветровом колесе снижает давление ветра на конструкцию и облегчает вес башни.
Воздушный поток довольно часто изменяет не только свою интенсивность, но и направление. Поэтому ветродвигатель Д-18 снабжен механизмом для автоматического поворота головки на ветер. Из двенадцати ветродвигателей Д-18 в Казахстане создана первая в СССР ветровая электростанция.
По своим аэродинамическим и конструктивным показателям быстроходный ветродвигатель Д-18 вполне современный агрегат, который может обеспечить самые разнообразные эксплуатационные требования, предъявляемые к силовой установке малой мощности.
Над дальнейшим развитием ветродвигателей трудятся сейчас многие конструкторы, пользуясь теоретическими работами Н. Е. Жуковского и Г. X. Сабинина.
Работает в этом направлении и сам Григорий Харлампиевич. Последняя его работа — оригинальная очень портативная ветроэлектроустановка мощностью в 120 ватт, предназначенная на первый случай для обслуживания железнодорожных путевых будок. Она состоит из двухлопастного ветрового колеса диаметром в 2 метра, которое укреплено на одном валу с генератором.
Электроустановка начинает работать при скорости ветра в 3,5 метра в секунду, а полная мощность развивается при 8 метрах. Ветряк может питать одновременно четыре электрические лампочки и радиоприемник.
Станция устанавливается на столбе. Ее вес — 33 килограмма. В дневные часы двигатель работает, чтобы зарядить аккумулятор, который дает возможность снабжать путевую будку электроэнергией и при безветрии.
Это миниатюрное чудо конструктивной техники радует сердце конструктора совершенно так же, как радовали его разнообразные приборы, сооруженные в дни юности. Григорий Харлампиевич говорит о своем создании почти с нежностью:
— Не думайте, что электрический свет будет только тогда, когда дует ветер. Отнюдь нет! Кроме ветрового электрогенератора, станция имеет еще и аккумуляторную батарею, которая заряжается в часы, когда дует ветер, а отдает свою энергию в любое время. Батарея может работать и одновременно с генератором, выравнивая напряжение создаваемого им тока…
Конструкция ветроэлектростанции Сабинина отличается простотой, однако в ней не только регулятор действует автоматически, автоматизированы и другие приборы. Как только начинает дуть ветер, основной прибор автоматически включает генератор на зарядку аккумуляторной батареи. Этот же прибор не допускает возвращения тока из аккумулятора в генератор, предотвращая таким образом превращение генератора в электродвигатель.
Надо отметить, что, хотя ветродвигатель может работать на генератор только при ветре со скоростью 5 метров в секунду, зарядка аккумулятора производится и при более слабом ветре. А так как слабый ветер имеется почти всегда, то практически это значит, что электроэнергию можно получать почти без перебоев, в любое время, при любой силе ветра.
Станция автоматизирована настолько, что уход за ней очень прост, а стоимость ее такова, что приобрести ее может каждый.
Особенное значение новая станция приобретает для тех отдаленных уголков нашей огромной страны, где нет своего топлива, куда невыгодно вести линии передачи от крупных, но далеко расположенных электростанций. С успехом ею будут пользоваться экспедиции, колхозные полевые станы, избы-читальни, школы, будки путевых сторожей.
Ветроэлектрические агрегаты могут сэкономить нам миллионы тонн минерального топлива, потребление которого резко возросло с появлением и широким распространением паровых турбин.
Глава шестая
Турбины
1. Активная паровая турбина
Кровавый отблеск одной из мрачнейших страниц истории лежит на имени де Лавалей. Это был старинный французский дворянский род, по религиозным своим верованиям принадлежавший к протестантам; во Франции протестанты назывались гугенотами. Подвергаясь преследованиям со стороны католической церкви, многие из гугенотов покинули родину после Варфоломеевской ночи, когда правящая партия организовала массовое их истребление.
Один из них, именно Клод де Лаваль, вступил в ряды шведских войск и переселился в Швецию. Все дети, внуки и правнуки его, следуя традиции рода, служили на военной службе. Капитаном шведской армии был и Яков де Лаваль. Выйдя в отставку, он получил, по обычаю того времени, вместо пенсии «капитанское поместье» в Далекарлийской провинции северной Швеции. 9 мая 1845 года у него родился сын, названный при крещении Карлом-Густавом-Патриком.
До двенадцати лет мальчик не покидал пределов зеленой долины, где живописно расположился маленький поселок с церковью посреди двух десятков крестьянских жилищ. Но еще задолго до школьного возраста маленький Густав Лаваль выучился читать и писать, рассматривая чертежи и планы отца, исполнявшего обязанности землемера. На них такими смешными и загадочными топографическими знаками изображались деревья, колодцы, ручейки и дороги. Мальчик не проявлял большой склонности к усидчивым занятиям и книгам. Гораздо более его занимали обломки старых часов, испорченные замки и инструменты, заменявшие ему игрушки. Таинственный механизм всех этих вещей поражал его воображение.
Капитан Яков де Лаваль очень рано отказался от мысли видеть своего сына офицером. Военно-феодальная знать Швеции в это время уступала место окрепшей и подходившей вплотную к власти промышленной буржуазии. Традиции рода уже не имели значения для потомка Клода де Лаваля, и отец не только не препятствовал развитию склонностей своего сына, но и сам мечтал сделать из него инженера и промышленника. Яков Лаваль взял на себя обязанности учителя, чтобы не отдавать мальчика в руки священника, занимавшегося с детьми в приходской школе и не желавшего прививать детям новые взгляды на жизнь.
Таким образом, этот маленький далекарлиец, закаленный, сильный и смелый, но простодушный и приветливый, как все жители этой провинции, получил свое первоначальное образование дома. Оно было таково, что, когда двенадцатилетний Густав поступил в фалунскую среднюю школу, он сразу же выдвинулся среди своих сверстников и развитием и необычайной любознательностью.
Окончив школу, Лаваль поступил в Технологический институт в Стокгольме. Он избрал своей специальностью кораблестроение. Трехлетнее пребывание в столице имело огромное значение для юноши. Лаваль не был поэтом, и не древность города, хранящего массу воспоминаний о былой славе Швеции, не красота природы этой «северной Венеции», расположенной на гранитных скалах среди озер и парков, пленяли ум и сердце юноши. Его привлекали к себе шумный порт, корабли, выгружавшие товары и машины, живая суета городской жизни.
