Создатели двигателей - [123]

Летом Руайян, привлекавший своим благоустроенным курортом десятки тысяч парижан, обращался в шумный, веселый город, развлекавший маленького школьника. Мальчик беспечно толкался в толпе курортников, гулявших по приморской набережной в весенние жаркие утра, и всячески избегал глядеть на башенные часы, строгие черные стрелки которых напоминали ему о приближающейся расплате за опоздание. Но зимой, когда привлекательные места для прогулок становились унылыми и скучными, маленький Рато всецело отдавался учебе, обнаруживая не только способности, но и трудолюбие.

Отец Рато, пользуясь своим общественным положением, добился приема сына в Парижскую политехническую школу, доступ в которую был столь затруднителен для рядовых французов.

Блестящий мундир и шпага, делавшие большеголового, но красивого юношу заметным во всяком обществе, никак не повлияли на образ жизни восемнадцатилетнего студента. Он окончил школу лучшим в своем выпуске. Отсюда его направили в Парижскую высшую горную школу.

Этот высокий, стройный брюнет с живыми карими глазами, необычайно располагавший к себе всех, кто с ним сталкивался, казалось, был создан вовсе не для научной карьеры. Однако по окончании Горной школы, прослужив всего лишь год в качестве инженера на каменноугольных копях в Родезе, Рато вернулся к научной работе. Он получил место профессора Горной школы в Сент-Этьенне.

Здесь он провел десять лет, занимаясь теоретическим исследованием работы турбомашин. Затем он перебрался в Париж, чтобы перейти от теоретических исследований к практическим выводам. С его научным авторитетом ему нетрудно было заинтересовать проектом своей паровой турбины один из лучших машиностроительных заводов в Париже — «Сотте-Гарле». Испробовав ряд опытных конструкций под руководством Рато, завод приступил к постройке турбины мощностью в 1000 лошадиных сил.

Это происходило в 1898 году. Постройку турбины не успели закончить к открытию Всемирной выставки, однако вера в точность расчетов Рато была у всех настолько велика, что выставочный комитет принял вместо турбины ее чертежи и отдельные части. Жюри выставки ознакомилось с построенной турбиной на заводе.

Теоретические расчеты Рато убедили его прежде всего в том, что активная турбина выгоднее реактивной и что для наивыгоднейшего использования скорости пара на колесе турбины лопатки колеса активной турбины должны двигаться со скоростью вдвое меньшей, чем скорость истекающего из сопла пара.

Но скорость истечения пара из сопла всецело зависит от разницы давлений и температур в начале и конце его расширения. Чем больше падение давления и температуры при расширении пара, тем выше его скорость. Давление дара в котле может доходить до двухсот атмосфер, а давление в конденсаторе, где кончается расширение, бывает значительно меньшим, чем обычное атмосферное давление. При такой разнице давлений в начале и конце процесса расширения пара скорость его чрезвычайно велика. Уже при выходе пара из котла с давлением в десять атмосфер на воздух через сопло Лаваля скорость его доходит почти до километра в секунду, а при выпуске такого же пара в конденсатор, где давление равно десятой доле атмосферного, скорость пара составляет 1167 метров в секунду. Пуля современной винтовки движется значительно медленнее.

Применяя перегретый пар, скорость его можно повысить еще больше. Если все падение давления происходит на одном колесе активной турбины, для полного использования скорости пара нужно было делать, как Лаваль, турбины с окружной скоростью колеса в триста — четыреста метров в секунду, дававшие до тридцати тысяч оборотов в минуту.

Для соединения такого быстроходного двигателя с исполнительным механизмом или с генератором электрического тока прибегали к зубчатым передачам системы Лаваля. Размеры этих передач значительно превышали размеры самой турбины. Для надежной работы турбины нужны были, кроме того, гибкий вал и диск равного сопротивления, изготовление которых давалось нелегко.

Но и преодолев все эти затруднения, Лавалю не удалось построить турбины мощностью свыше 500 лошадиных сил.

Задача сводилась к тому, чтобы дать такую конструкцию активной турбины, которая при сравнительно небольшом числе оборотов имела бы высокий коэффициент полезного действия, могла применяться для любых мощностей и изготовление отдельных частей которой не встречало бы затруднений.

Для Рато важно было установить задачу, разрешение же ее не представляло больших затруднений. Он решил, что разность давлений и температур в котле и конденсаторе должна преобразовываться в скорость пара в целом ряде систем, последовательно расположенных, состоящих из групп сопел и рабочего колеса.

Исходя из этого, Рато разделил цилиндр турбины на ряд камер специальными диафрагмами. В этих диафрагмах он укреплял направляющие лопатки, через которые пар проходил из одной камеры в другую. В каждой камере помещалось одно рабочее колесо. Разумеется, все колеса насаживались на один общий вал.

Таким образом, при переходе из одной камеры в другую пар расширялся в направляющих лопатках, заменявших сопла, и давление его падало постепенно.