Машина-двигатель - [43]

Шрифт
Интервал

Так получилось с паровой турбиной: сначала шар Герона, колесо Бранка, а потом паровая машина и, наконец, снова паровая турбина — уже работоспособный, мощный двигатель.

Так получилось с двигателем внутреннего сгорания: сначала пороховая машина Гюйгенса-Папена, затем паровые машины и, наконец, двигатель внутреннего сгорания во многих разновидностях.

Так получилось и с газовой турбиной.

Дымовая вертушка Леонардо да Винчи была первой газовой турбиной, — она вращалась от потока газа, полученного при сгорании топлива. В течение XVIII–XIX веков было заявлено много патентов на более усовершенствованные газовые турбины, которые могли бы не только вращать вертел, но и выполнить любую другую работу. Для этого такие турбины должны были иметь свои «печки», в которых бы сгорало топливо при повышенном давлении и высокой температуре, — высокая температура, как нам уже известно, необходима, чтобы от газа можно было бы получить большую полезную работу.

Разные изобретатели предлагали разные конструкции таких «печек» и разные конструкции самих турбин. Однако первой построенной газовой турбиной была турбина русского инженера Кузьминского.

Вы помните, как в магазин Шопена часто захаживал молодой инженер Павел Кузьминский? Это было в 1861 году, когда только-только появился двигатель Ленуара. Вы, наверное, помните и критическую заметку Кузьминского в журнале «Морской сборник», где автор предлагал путь к созданию более экономичного двигателя с предварительным сжатием воздуха? Обо всем этом говорилось уже в этой книге.

И вот, продолжая много и упорно работать над поставленной им же самим задачей, через тридцать с лишним лет, в 1897 году, умудренный опытом инженер построил новый двигатель внутреннего сгорания, но уже не поршневой, а турбинный. Это была первая в мире построенная в металле газовая турбина.

Если мы вспомним, что первая паровая турбина Лаваля была построена лишь немногим ранее (в 1890 г.), то нам станет понятным, что идея перехода от поршневых двигателей к турбинам, не покидавшая инженеров и прежде, вновь настоятельно требовала своего воплощения.

И если так много обещала в будущем паровая турбина, то еще больше надежд следовало возлагать на газовую турбину.

Действительно, обладая всеми преимуществами паровой турбины, она не требовала сооружения громоздких котлов и конденсаторов. Камера сгорания газа («печка») могла быть сделана малых размеров, а выброс газов мог так же, как и у поршневых двигателей внутреннего сгорания, производиться прямо в атмосферу.

Кроме того, чтобы получить пар с высокой температурой, как советовал Карно, нужно испарять воду в котле при высоких давлениях. Об этом мы говорили, вспоминая свойства пара. Между тем газы при сгорании топлива внутри камеры газовой турбины оказываются нагретыми до больших температур при сравнительно невысоких давлениях. Поэтому газовая турбина может быть легче по весу и проще по устройству, чем паровая турбина.

Но…

Высокие температуры! Карно доказывал, что, чем выше начальная температура рабочего тела в двигателе и чем ниже конечная его температура, тем лучше используется тепло для механической работы.

А вот практически материалы, из которых обычно делались лопатки турбин, не выдерживали высоких температур. Нужно было найти новые материалы. При низких же температурах коэффициент полезного действия газовых турбин оказывался тоже низким и строить их было невыгодно.

И еще одна причина мешала развитию газотурбостроения. В камеру газовой турбины надо всё время подавать сжатый воздух. Значит, всё время надо приводить в действие от той же турбины и компрессор. И вот вначале не умели рассчитывать турбины и компрессоры так, чтобы на свои нужды в этих установках тратилось мало энергии. Получалось, что машина громоздкая, а пользы от нее мало — полезная мощность невысокая.

И пока не были преодолены эти затруднения, развитие газовых турбин шло медленно. Зигзаг еще не мог сделать своего нового поворота.

Паровая же турбина, работавшая при более низких температурах и без компрессоров, пробивала тем временем себе дорогу и, как нам известно, стала основным двигателем тепловых электростанций.

А вот газовая турбина — та только в наши дни вновь начинает свой путь.

Газовая турбина внутреннего сгорания

Вы помните, Сади Карно предлагал осуществлять работу двигателя внутреннего сгорания так: сжимать воздушным насосом воздух, пропускать его затем через закрытую камеру, где происходит непрерывное сгорание топлива, и, далее, предоставлять этому воздуху действовать в цилиндре поршневого двигателя.

Вы знаете, что техника нашла иной способ создания непрерывного рабочего цикла поршневой машины — четырехтактный и двухтактный процессы. При этом воздух сжимается в том же цилиндре, куда подается топливо и где, расширяясь, он производит работу.

Однако идея Карно всё же нашла свое воплощение в схемах, по которым работают газовые турбины внутреннего сгорания.

Познакомимся с наиболее распространенным типом такой турбины, которая отличается тем, что сгорание топлива происходит при постоянном давлении в камере.

Посмотрим на рисунок. На нем в одну линию расположены четыре машины, составляющие газотурбинную установку. Машина, где при вращении вала происходит сжатие воздуха, всасываемого так, как показано стрелками «а», называется осевым компрессором, — воздух сжимается, проходя вдоль оси машины, с помощью лопаточных колес.


Рекомендуем почитать
Что нужно знать о славянах

Славяне – крупнейшая этническая общность Европы, но что мы на самом деле о них знаем? Историки до сих пор спорят и о том, от кого они произошли, и о том, где находилась их родина, и откуда пошло самоназвание «славяне».


Октябрьское вооруженное восстание в Петрограде

Пролетариат России, под руководством большевистской партии, во главе с ее гениальным вождем великим Лениным в октябре 1917 года совершил героический подвиг, освободив от эксплуатации и гнета капитала весь многонациональный народ нашей Родины. Взоры трудящихся устремляются к героической эпопее Октябрьской революции, к славным делам ее участников.Наряду с документами, ценным историческим материалом являются воспоминания старых большевиков. Они раскрывают конкретные, очень важные детали прошлого, наполняют нашу историческую литературу горячим дыханием эпохи, духом живой жизни, способствуют более обстоятельному и глубокому изучению героической борьбы Коммунистической партии за интересы народа.В настоящий сборник вошли воспоминания активных участников Октябрьского вооруженного восстания в Петрограде.


Россия на перепутье. Историко-публицистическая трилогия

В трилогии вскрыты причины кризиса коммунизма в СССР, несостоятельности командной «плановой экономики», дан новый взгляд на возможные пути развития России. Особого внимания заслуживают идея о создании партии нового типа и новая идеология регулятивизма, являющиеся, по мнению автора, великим историческим шансом для России. Книга, написанная истинным патриотом, проливает свет на многие проблемы современности и представляет интерес для всех, кто обеспокоен судьбой Отечества.


Взаимная любовь, или Россия-Романовы-Крым

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.


Система казачьего самоуправления в рамках российской государственности на примере Запорожской Сечи в середине XVII – конце XVIII вв.

«Современная Россия, являясь правопреемницей Советского Союза, сталкивается со многими проблемами, основанием для возникновения которых послужила крупнейшая геополитическая катастрофа XX века – распад СССР. Постепенно нарастают конфликты и противоречия в бывших советских республиках. Однако вместе с тем на постсоветском пространстве появляются и реализуются тенденции к экономической и военно-политической интеграции. Сложившаяся ситуация способствует тому, чтобы более серьезно обратиться к истории тех территорий, которые ранее входили в состав СССР, а до этого в состав Российской империи.


Золотой век Венецианской республики

Фредерик Лейн – авторитетный американский исследователь – посвятил свой труд истории Венеции с самого ее основания в VI веке. Это рассказ о взлете и падении одной из первых европейских империй – уникальной в своем роде благодаря особому местоположению. Мореплавание, морские войны, государственное устройство, торговля, финансы, экономика, религия, искусство и ремесла – вот неполный перечень тем, которые рассматривает автор, представляя читателю образ блистательной Венецианской республики. Его также интересует повседневная жизнь венецианцев, политика, демография и многое другое, включая мифы, легенды и народные предания, которые чрезвычайно оживляют сухой перечень фактов и дат.