Кто — кого? - [14]

Почему так произошло?

Чрезвычайно конфузный для флота ее величества королевы Великобритании случай произошел в 1897 году. В честь пятидесятилетия царствования королевы Виктории состоялся парад военно-морских сил. И вот когда уже все корабли флота были построены, перед их фронтом появилось небольшое суденышко, нарушившее все великолепие и торжественность события. На борту суденышка было крупными буквами написано его название — «Турбиния». Командующий флотом послал патрульный корабль, чтобы немедленно взять невежу на буксир и отвести в порт.

Трудно себе представить, каково было удивление всех, кто наблюдал это событие, когда «Турбиния», развив не только по тем, но и по теперешним временам довольно значительную скорость в 35 узлов (свыше 60 км/час), легко ушла от самого быстроходного корабля, которым располагал флот ее величества.

Владельцем «Турбинии» был английский инженер Чарльз Парсонс — изобретатель паровой турбины.

Описанному здесь эффектному событию предшествовали пятнадцать-двадцать лет упорной работы, направленной на реализацию, казалось бы, весьма простой идеи.

Вспомните водяные и ветряные колеса, которые, вращаясь, преобразовывали энергию движущейся воды и ветра в механическую энергию. Парсонс решил, что подобным же образом можно заставить вращаться колесо за счет энергии расширяющегося пара. Колесо с лопатками, на которые подавался пар из парового котла, составляло главную часть парового двигателя нового типа.

Это колесо, вращающееся с очень большой скоростью, напоминало гигантский волчок и получило название «турбина» (от латинского слова «турбо» — «волчок, вихрь»).

И паровая машина и паровая турбина требовали специальных котлов для производства сжатого пара. В обоих случаях механическая энергия получалась за счет энергии сжатого пара.

Почему же паровая машина давно сошла с технической сцены, а паровые турбины строят и сейчас, да таких размеров, которые позволяют получить на одном валу мощность в 200–300 тысяч лошадиных сил? Может быть, просто потому, что турбину изобрели позже паровой машины?

Конечно, нет! Все дело в том, что эти два паровых двигателя действуют совершенно различным образом. В цилиндр поршневой машины подается определенная порция пара, который, расширяясь, охлаждается сам и охлаждает стенки цилиндра, несмотря на все меры, которые предпринимаются для того, чтобы это охлаждение было минимальным. Когда впускается очередная порция пара, часть тепла затрачивается на подогрев только что остуженной стенки. И если посчитать количество энергии, которое выделяется при сжигании топлива в топке парового котла, то окажется, что самая лучшая паровая машина отдает всего лишь 10–12 процентов этой энергии. Значит, из каждых 10 тонн угля, которые загружают в топку, почти 9 тонн сгорают впустую.

А в турбине сжатый пар подается на колесо не отдельными порциями, а непрерывно. Здесь нет поршня, ограничивающего движение пара, нет клапанов, отсекающих одну порцию пара от другой. Наоборот, каналы, подводящие пар к колесу, и лопатки на колесе сделаны так, чтобы не нарушать плавности мощного потока пара. Замена прерывистого потока подводимой энергии непрерывным привела к постоянству температуры в турбине и, как следствие этого, к лучшему использованию энергии топлива.

Первая турбина, построенная Парсонсом за десять лет до того, как его «Турбиния» осрамила британский флот, несмотря на все конструктивные несовершенства, оказалась почти вдвое экономичнее лучших паровых машин. Как только это выяснилось, можно было с уверенностью сказать, что дни паровой машины сочтены.

А в Швеции примерно в это же время и совершенно независимо от Парсонса инженер-изобретатель Карл Лаваль также пришел к мысли о создании паровой турбины.

Но не только паровые турбины Парсонса и Лаваля начали вытеснять паровую машину Уатта.

Ура! Мы в воздухе!

Шутиха — ее придумали китайцы четыре тысячи лет назад — закрытый с обеих сторон картонный цилиндр, наполненный порохом, в состав которого входят горючие вещества — углерод и сера. Поставщиком кислорода, необходимого для их сгорания, является химическое вещество — азотнокислый калий. Зажженные пламенем или искрой углерод и сера быстро сгорают и, соединяясь с кислородом, образуют раскаленный газ. Давление этого газа вызывает взрыв оболочки; энергия горения преобразуемся в механическую энергию обрывков шутихи, разлетающихся в разные стороны.

Но цилиндр можно оставить открытым с одной стороны, стенки же сделать не из картона, а из металла. Тогда после взрыва горячий газ будет устремляться наружу через открытый торец. Если на пути газа поместить какое-либо тело, то газ увлечет его за собой. Таким телом может служить поршень, движение которого и легко затем преобразовать во вращательное движение вала, как это сделано в паровой машине. Новой установке не нужен паровой котел с топкой, не нужны вода и пар. В ней сгорание топлива происходит внутри цилиндра; поэтому ее и называют двигателем внутреннего сгорания.

Казалось бы, идея совершенно ясная и чрезвычайно привлекательная. Оставалось только найти подходящее топливо, которое было бы удобно подавать порциями в цилиндр двигателя так же, как подается пар в цилиндр паровой машины, и снабдить цилиндр устройством для зажигания этого топлива. Однако реализация и усовершенствование этой идеи заняли значительно больше времени, чем создание работоспособной паровой машины.