Турбины

.

Бурден знал о работах своего ученика, хотя Фурнейрон держал их в секрете. Из опытных моделей Фурнейрона одна — мощностью в шесть лошадиных сил — казалось, отвечала всем требованиям конкурса. Оставалось только разрешить задачу о регулировании ее хода. Разочарованный в собственной турбине, Бурден возлагал много надежд на турбину своего ученика и писал ему;
«Бодрость, храбрость, дорогой Фурнейрон! Заставьте только свою турбину хорошо вертеться, а я желаю вам удачи, успеха и триумфа за триумфом».


Сообщения Фурнейрона о дальнейших испытаниях модели заставляли Бурдена писать своему ученику в 1827 году:
«Пусть, по крайней мере, скажут, что если я не создал хороших турбин, то воспитал отличного механика, что еще лучше. Я же буду вам благодарен, если вы, не найдя в этом ничего противоречащего вашим интересам, заявите, что слушали мои лекции в Сент-Этьенне и что благодаря мне вы занялись этими опытами».
Между тем личные средства Фурнейрона быстро иссякли, а для продолжения опытов он нуждался в них более чем когда-нибудь. Изобретателю пришлось искать покровителя с деньгами. В Безансоне ему удалось заинтересовать своей турбиной владельца железоделательного завода Карона. Карон заказал на пробу турбину мощностью в десять лошадиных сил для воздуходувных мехов домны.
В основе конструкции Фурнейрона лежало то же, что и у Бурдена: соединение в турбине отдельных частей — рабочего колеса и помещенного внутри него аппарата, направляющего поток воды. Но Фурнейрон разработал эту конструкцию с тем совершенством отдельных частей, которое только и могло обеспечить турбине полный успех.
Прежде всего Фурнейрон перешел на металл. Раньше, вплоть до Бурдена, для постройки турбин употреблялось исключительно дерево. Металлическая турбина Фурнейрона благодаря теоретически правильным представлениям конструктора и точному расчету поражала своими маленькими размерами. Десятисильная турбина, сделанная для Карона, была не больше винного бочонка. Никто при взгляде на нее не хотел верить, что эта машина при незначительном напоре водного потока может благодаря огромной скорости работать с мощностью в десятки лошадиных сил. Но Карон был удовлетворен поставленной на работу машиной Фурнейрона и заказал ему другую турбину, мощностью в пятьдесят лошадиных сил. И этот заказ Фурнейрон выполнил. Турбина была установлена на заводе в Фрезане. Диаметр ее был немного более полуметра, а делала она свыше двух тысяч оборотов в минуту. Изменение в силе напора воды почти не отражалось на работе турбины. Она одинаково работала и на поверхности реки и погруженная на глубину.
В эту турбину Фурнейрон внес существенно важное устройство для регулирования скорости хода. Регулировался ход при помощи особых задвижек, находившихся в каналах направляющего аппарата. При перемещении их увеличивался или уменьшался приток воды на лопатки рабочего колеса. Соответственно ускорялась или замедлялась скорость хода.
Турбину, работавшую в Фрезане, Фурнейрон и представил на конкурс в 1832 году. На этот раз в конкурсе участвовало немало изобретателей. Но премию жюри единодушно присудило Фурнейрону. Кроме того, он получил золотую медаль общества.
Нельзя сказать, однако, что изобретатель сразу же был завален заказами. Потребовалось несколько лет, для того чтобы новые машины получили известность и сломили обычное недоверие ко всякому новшеству.
За эти годы Фурнейрон еще более усовершенствовал конструкцию турбины. Через пять лет он построил свою четвертую турбину — для мануфактурной фабрики в Сен-Блезе. Турбина развивала мощность в шестьдесят лошадиных сил, а размеры ее были просто игрушечными: диаметр рабочего колеса был не больше диаметра обыкновенной шляпы; весил двигатель всего семнадцать килограммов.

Диаметр рабочего колеса турбины Фурнейрона был не больше диаметра обыкновенной шляпы.
Успешные испытания этой турбины на фабрике сломили наконец недоверие заказчиков. Мастерская в Безансоне вскоре уже не могла справляться с заказами. Фурнейрон вошел в компанию с Нидерборнскими заводами и организовал там производство турбин.
Распространение турбин шло прекрасно, успех их возрастал. Медлительный, осторожный, расчетливый Фурнейрон работал не хуже, чем его турбины. Правда, у него не оставалось ни времени, ни охоты на то, чтобы устроить как-нибудь свою личную жизнь, но он копил деньги на нее с медвежьим упорством и медвежьей неторопливостью. Конечно, когда деньги были накоплены и улеглась деловая суета, Фурнейрон оказался слишком старым. Но так уж бывает со всеми людьми его типа, людьми слишком расчетливыми, слишком осторожными.
У Фурнейрона не было ни жены, ни детей, ни привязанностей, кроме сестры, у которой он жил. Впрочем, сам он не испытывал никаких неудобств от своего одиночества: с машинами было не меньше забот и хлопот, чем с самыми болтливыми друзьями и самыми любящими родственниками.
Турбины заинтересовали ученый мир. Виднейшие теоретики начали искать научные основы для дальнейшего развития гидравлического двигателя. Среди них был знаменитый математик и военный инженер Понселе. Отправившись с Наполеоном в поход на Россию, Понселе два года провел в русском плену. В Саратове, куда его выслали, Понселе написал самое важное свое сочинение, посвященное геометрии и содержащее много новых идей. Понселе и дал научную теорию работы Фурнейроновой турбины.
Теория, данная Понселе, превосходная конструкция Фурнейрона и экономическая потребность в новом двигателе — все это повлекло за собой быстрое развитие турбостроения. Турбины новых конструкций появлялись одна за другой. Геншель из Касселя, Жонваль из Эльзаса, плотник Пелтон и инженер Френсис в Америке строили турбины разных типов. Из них наиболее выгодными оказались турбины Френсиса и Пелтона. Они и применяются в настоящее время наиболее широко: турбина Френсиса — для равнинных рек, с тихим течением, а турбина Пелтона — для горных рек, с большим напором воды.
Турбина Пелтона представляет собой колесо с ковшами, устроенными в виде двух сложенных ложек, разъединенных ребром пополам. Вода подводится к колесу двумя или тремя сильными струями; ударяясь о ребро каждого ковша, они разбиваются надвое и, стекая по стенкам ковша, оказывают на него сильное давление, заставляя все колесо вращаться с огромной скоростью.
В водяных колесах вода действует или своим весом, или ударом струи о лопатку колеса. Ударное действие струи используется также и в активных или свободноструйных ковшовых турбинах. Действие же так называемых реактивных турбин основано на принципе, предложенном Сегнером и развитом Эйлером в стройную теорию. Эта теория легла в основу всех дальнейших конструктивных усовершенствований турбин, использующих реактивное действие потока воды, протекающей по каналам между лопатками рабочего колеса турбины.
Всего лишь тремя годами позже Фурнейрона, в начале 1837 года, в России, на Урале, плотинным мастером Алапаевских заводов Игнатием Егоровичем Сафоновым самостоятельно была построена первая в России, а по мощности самая крупная тогда водяная турбина. Установленная на Алапаевском металлургическом заводе, турбина эта выдержала все испытания и работала отлично. Вскоре Сафонов построил еще две такие же турбины — для Ирбитского и Нейво-Шайтанского заводов.
Колесо первой турбины еще имело детали, выполненные из дерева, но колеса двух следующих турбин были отлиты из чугуна.
Первые турбины Сафонова имели коэффициент полезного действия около 50 процентов. Это объяснялось тем, что лопатки, или «перья», как их тогда называли, рабочего колеса не были закрыты сверху и снизу ободами и поэтому работали не всей своей длиной, а лишь частью: вода стекала с них, не дойдя до внешнего края.
Конструкция второй турбины была улучшена, и ее коэффициент полезного действия достигал 70 процентов.
По мощности турбина Сафонова превосходила турбины Фурнейрона: мощность алапаевской турбины составляла 36 лошадиных сил, а мощность нейво-шайтанской — 60 лошадиных сил.
Современные реактивные турбины основаны на том же принципе, что и турбины Фурнейрона и Сафонова, но имеют одно принципиальное отличие. В прежних конструкциях турбин вода подавалась в турбину в центре и протекала через лопатки рабочего колеса от центра к периферии. Впоследствии выяснилось, что движение от периферии к центру выгоднее. Оно дает возможность уменьшить размеры турбины и получить более высокий коэффициент полезного действия. Поэтому в современных реактивных турбинах вода подается в радиальном направлении и, пройдя через направляющий аппарат, меняет постепенно в рабочем колесе свое направление и уходит из него уже в осевом направлении. Отсюда они и получили свое название радиально-осевых турбин.
Успехи турбостроения могли бы вскружить любую голову. Но Фурнейрона они не радовали. Ему вдруг пришлось обороняться с двух сторон — и от своих последователей и от своих преследователей, без чего не обходится ни один житейский успех в капиталистическом обществе.
Последователей у Фурнейрона оказалось очень много. Они строили турбины, не считаясь с его патентами и не спрашивая у него разрешения. Иногда маленькие, но очень зоркие глазки Фурнейрона обнаруживали этих «пиратов индустрии», как он их называл, и тогда затевались долгие, но по большей части бесполезные суды. Суд часто приговаривал нарушителя привилегии к уплате такого огромного штрафа, что он не мог его выплатить. Дело кончалось тем, что ответчик, как это было в случае с некиим Кюхлиным, становился приятелем истца, или тем, как это было с неким Шартром, что Фурнейрон брал свой иск обратно.
Преследователем Фурнейрона совершенно неожиданно оказался его старый учитель профессор Бурден.
Сначала он не очень ценил свою идею и для второго конкурса построил турбину иной системы, где рабочее колесо помещалось под направляющим аппаратом. Но огромный успех турбин Фурнейрона напомнил ему, что ведь идея-то конструкции все-таки принадлежала ему, а не его славному ученику!
Впервые, когда Бурден ознакомился в Фрезане с турбиной Фурнейрона, он писал ему:
«Я видел вашу турбину и восхищен ею. Будет хорошо, чтобы я вторично подчеркнул, что если ученые и признают за мной некоторые заслуги в создании турбины, то надо все же признать и то, что без вас наша родина еще долго бы оставалась без этой удивительной машины».
Но вот восемь лет спустя после этого письма, в 1841 году, профессор Бурден решил выставить свою кандидатуру в члены Французской академии. Тут он на первое место поставил себе в заслугу изобретение турбины. Фурнейрон обиделся на своего учителя и представил в опровержение его утверждения письма самого Бурдена и мнение Понселе. На основании этих документов за Фурнейроном и было оставлено имя творца гидравлической турбины.
Впрочем, когда через год Фурнейрон сам баллотировался в члены академии, он также не получил большинства голосов. Неизвестно, как перенес свое поражение Бурден, но Фурнейрон возвратился в свой Безансон со сжатыми кулаками и решением, которому не изменил уже до конца жизни: никогда больше не заниматься научными работами и презирать всех академиков!
У него даже мелькнула мысль покончить навсегда с делами, купить усадьбу и пролежать в берлоге до конца жизни. Но затем он решил, что надо еще немного прикопить денег и чуть-чуть расширить дело, а тогда уже уйти на покой. Поэтому он основал новый завод в Шамбоне, с литейными мастерскими, и стал работать не только на Францию, но и на весь мир. Этот завод, существующий и до сих пор, начал выпускать улиткообразные трубы для подвода воды к турбине, а затем стал строить турбины с автоматическим регулятором — по принципу регуляторов Уатта.
Организовав производство, поставив на ноги завод, Фурнейрон переехал в Париж — может быть, с целью урвать наконец от жизни немного личного счастья. Но тут он втянулся в водоворот политической жизни и даже принял участие в февральской революции 1848 года, когда парижане под грохот набата с факелами в руках двинулись во дворец, чтобы низвергнуть июльскую монархию.
Вступив в ряды Национальной гвардии, Фурнейрон, разумеется, не собирался воевать за социализм и коммунизм. Промышленная буржуазия, мелкая и средняя, нуждалась в свержении монархии для своих целей, и, как только республика была провозглашена, она постаралась занять побольше мест в Конституционном собрании для установления строя, открывавшего ей свободу действий.
Фурнейрон прошел в это Конституционное собрание кандидатом от Сент-Этьенна и деятельно поддерживал здесь политику мелких и средних промышленников, к которым сам принадлежал, но, после того как провалился на выборах в установленный конституцией Законодательный корпус, снова обиделся на людей и мрачно засел в своей сент-этьеннской берлоге.
Фурнейрон стал думать о создании паровой турбины, но при своей медлительности и расчетливости не успел в этой области предпринять конкретные шаги.
Перед смертью он рассказал о неосуществленных замыслах сестре, заметив с горечью:
— Если бы я мог довести до конца то, что начал… это произвело бы полный переворот в промышленности. Жаль, что это уже невозможно…
Деньги, накопленные за долгую расчетливую жизнь, надо было все-таки куда-то девать. Для братьев и сестры, с которыми следовало расплатиться за их привязанность и терпеливость, это было бы слишком много. Фурнейрон завещал часть денег на научные цели академии и Сент-Этьеннской горной школе, часть — другим научным обществам.
Вечером 8 июля 1867 года, не разгладив суровых морщин на лице, Фурнейрон умер.
Мастер гидравлической техники не ошибался, предчувствуя переворот в промышленности, развитию которой он так много содействовал. Но переворот этот был связан не с паровой турбиной, а с внедрением в промышленность электрического тока. В этом перевороте созданная Фурнейроном турбина сыграла огромную роль и получила новое значение, о котором Фурнейрон при жизни не мог и мечтать.
Незадолго до его смерти турбины Фурнейрона были установлены в тихом уголке Швейцарии, в Шафгаузене на Рейне.
Здесь испокон веков находилась вододействующая установка, считавшаяся образцовой. Мелкую промышленность Шафгаузена обслуживали несколько вододействующих колес, установленных на двух каналах, отведенных от Рейна, ниже знаменитого Рейнского водопада. Но колеса эти плохо справлялись с делом, а зимой 1857/58 года из-за спада воды и вовсе подвели кустарей, так что некоторые предприятия вынуждены были закрыться.
Это было обидно шафгаузенцам, тем более что рядом с ними находился даровой источник водной энергии неиссякаемой мощи в виде Рейнского водопада. И вот часовых дел мастер и фабрикант часов Генрих Мозер предложил своим согражданам осуществить смелое предприятие: плотиной запрудить Рейн, поставить на левом берегу здание и установить в нем три турбины Фурнейрона для обслуживания механической энергией всех предприятий Шафгаузена.
Старый Мозер пользовался большим влиянием, и сограждане согласились взяться за дело. Рейн запрудили, турбины поставили, а от вала, который они вращали, были устроены передачи не только на близлежащие фабрики, но и на другой берег Рейна — при помощи двух проволочных канатов.
Устройство канатных передач оказалось очень сложным, громоздким и довольно невыгодным делом. Однако благодаря турбинной установке в течение двух десятков лет Шафгаузен из тихого, провинциального городка превратился в значительный промышленный центр, а разросшиеся предприятия Генриха Мозера получили мировую известность.
Но истинный расцвет Шафгаузена как промышленного центра начался лишь после того, как вместо прежней установки на Рейне была сооружена гидроэлектростанция. Водяные турбины теперь стали вращать генераторы электрического тока, который по проводам пошел на все предприятия города. От этого тока стали работать электродвигатели, приводившие в движение станки и машины. Новый способ использования дешевой водной энергии и привел тихий Шафгаузен к необычайному расцвету.
В этой замене вододействующих колес турбинами, а турбин — турбогенераторами, в этом связанном с ними промышленном, экономическом и культурном росте Шафгаузена, как небо в капле воды, и отразилась вся история развития водяного двигателя и его нынешнее значение.

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.