ГЕНИЙ, БЬЮЩИЙ ЧЕРЕЗ КРАЙ Жизнь Николы Теслы

ОНил Джон Дж.

Определенные условия позволили получить очень высокий термический кпд, что показывает, что в больших машинах, построенных на этом принципе, потребление пара намного снизится и должно приблизиться к теоретическому минимуму, давая в результате почти свободную от трения турбину, которая будет почти полностью передавать на вал всю огромную энергию пара Следует иметь в виду, что все построенные и испытанные Теслой турбины были одноступенчатыми и использовали лишь около трети энергии пара. Предполагалось, что на практике они будут устанавливаться со второй ступенью для использования оставшейся энергии, а выходная мощность возрастет в два-три раза. (В настоящее

время широко применяется два вида турбин с двенадцатью и более ступенями в одном корпусе).

Некоторые сторонники электротехнического лагеря Эдисона, наблюдавшие за испытаниями реактивной штанги и явно не понявшие, что в подобном испытании два ротора остаются неподвижными -поскольку своим противоположно направленным усилием оказывают противодействие друг другу, измеряемое как вращающий момент, - пустили слух, будто турбина оказалась совершенно неудачной, и на практике поднять ее эффективность в тысячу раз не удастся. Подобные истории создали Тесле репутацию бесплодного фантазера. Однако его турбина в одноступенчатом варианте, работавшая как миниатюрный генератор энергии в том виде, в каком ее можно было реально испытать, более чем на двадцать пять лет опередила турбину, установленную в последние годы на станции Уотерсайд. Это очень небольшой агрегат с лопатками на роторе, известный как «предвключенная турбина», который включается в линию паропередачи между паровыми котлами и обычными турбинами. При передаче пара под повышенным давлением предвключенная турбина снимает эти «сливки» и выпускает пар в другие турбины, работающие в своем нормальном режиме.

«Дженерал электрик» развивала в то время турбину Куртиса, а «Вестингауз электрик энд мэньюфэкчуринг» развивала турбину Парсонса, и ни та, ни другая не проявила ни малейшего интереса к демонстрации Теслы.

На дальнейшее развитие его турбины в более крупных масштабах требовались большие деньги, а у Теслы не было тогда и небольших.

*

В конце концов ему удалось заинтересовать компанию «Аллис Чалмерз мэньюфэкчуринг» из Милуоки, специализировавшуюся на возвратно-поступательных двигателях, турбинах и другом тяжелом оборудовании. В своей типичной манере он показал себя на переговорах настолько недипломатичным и проявил такое непонимание человеческой натуры, что было бы гораздо лучше, если бы он вообще не смог договориться об эксплуатации турбины.

Инженер Тесла, проигнорировав инженеров «Аллис Чалмерз», обратился прямо к президенту компании. Пока готовилось техническое заключение о его предложении, он пошел в совет директоров и, прежде чем инженеры получили возможность высказать свое мнение, убедил его принять свой проект. Было продано три турбины. Две из них имели по двадцать дисков по 46 см в диаметре и были испытаны при давлении пара в 5,6 кг на см². На скоростях в 12000 и 10000 оборотов в минуту они развивали мощность в 200 лошадиных сил. Это та же мощность, какую выдавала модель Теслы 1911 года, диаметр дисков которой был в два раза меньше и которая работала со скоростью в 9000 оборотов и с давлением в 8 кг на квадратный сантиметр. Следующей была машина больших размеров с пятнадцатью дисками по 150 см в диаметре, рассчитанная на 3600 оборотов в минуту и номинальную мощность в 500 киловатт, или около 675 лошадиных сил.

Вот что, в частности, говорит по этому поводу Ханс Дальстранд, технический консультант отдела паровых турбин:

Мы также собрали паровую турбину на 500 кВт с частотой

вращения в 3600 оборотов в минуту. Ее ротор состоял из пятнадцати дисков диаметром в 150 см и в 3 мм толщиной. Отделялись они друг от друга расстоянием приблизительно в 3 мм. Испытания проводились с подключенным генератором. Максимальный механический кпд этого агрегата составлял приблизительно 38% при работе с абсолютным давлением пара в 5,6 кг и с абсолютным противодавлением в 0,2 кг при 56° С перегрева на впуске.

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.