Гений, бьющий через край. Жизнь Николы Теслы
Шрифт:
Сама идея преобразования энергии пара или текущей жидкости РІРѕ вращательное движение была, конечно, РЅРµ РЅРѕРІР°. Ртот принцип использовался РІ ветряных Рё водяных мельницах - РІ старых, как РјРёСЂ, устройствах. Герон, александрийский писатель, живС?РёР№, вероятно, РІ 200 Рі РґРѕ РЅ.СЌ., описал первую турбину, РЅРѕ РЅРµ был ее изобретателем. РћРЅР° состояла РёР· полой металлической сферы, насаженной РЅР° РѕСЃСЊ. Р?Р· сферы РїРѕ касательной Рє ее поверхности торчали РґРІРµ трубки. РљРѕРіРґР° сфера заполнялась РІРѕРґРѕР№ Рё РїРѕРґРІРµС?ивалась над огнем, то выходивС?РёР№ РёР· трубок пар заставлял ее вращаться.
Остроумная Рё оригинальная идея турбины Теслы, возможно, имела начало РІ том забавном Рё неудачном эксперименте, который РѕРЅ поставил еще РІ детстве, РєРѕРіРґР°, собрав вакуумный двигатель, наблюдал Р·Р° медленным вращением деревянного цилиндра РІ результате проникновения РІРѕР·РґСѓС…Р° РІ вакуумную камеру; Р° также РІ идее посылки почты через океан, которой РѕРЅ развлекался РІ юности, скрываясь РІ горах РѕС‚ военной службы. Почта должна была передаваться РїРѕ РїРѕРґРІРѕРґРЅРѕР№ трубе РІ полой сфере, переносимой быстрым потоком РІРѕРґС‹. РќРѕ тогда же РѕРЅ РїСЂРёС?ел Рє выводу Рѕ неосуществимости этой идеи РёР·-Р·Р° трения РІРѕРґС‹ Рѕ стенки трубы. Трение настолько замедлит поток, что для поддержания желаемой скорости Рё давления РІРѕРґС‹ понадобится чрезмерный объем энергии. Р’ то же время, если РІРѕРґР° будет двигаться СЃ такой скоростью, то РёР·-Р·Р° трения РѕРЅР° будет стремиться увлечь Р·Р° СЃРѕР±РѕР№ Рё трубу.
Р? РІРѕС‚ это-то трение РѕРЅ Рё использовал теперь РІ своей турбине. Струя пара, проходящая СЃ высокой скоростью между дисками, отделенными РґСЂСѓРі РѕС‚ РґСЂСѓРіР° очень небольС?РёРј расстоянием, замедлялась трением, РЅРѕ способные вращаться РґРёСЃРєРё двигались РІСЃРµ быстрее, РїРѕРєР° РёС… скорость почти РЅРµ уравнивалась СЃРѕ скоростью пара. РџРѕРјРёРјРѕ трения существует еще РѕСЃРѕР±РѕРµ притяжение между газами Рё металлическими поверхностями, благодаря чему движущийся пар может лучС?Рµ цепляться Р·Р° металлические РґРёСЃРєРё Рё увлекать РёС… Р·Р° СЃРѕР±РѕР№ РЅР° высоких скоростях. Первая модель, собранная Теслой РІ 1906 РіРѕРґСѓ, имела двенадцать РґРёСЃРєРѕРІ РїРѕ 13 СЃРј диаметром. Работала РѕРЅР° РЅРµ РЅР° пару, Р° РЅР° сжатом РІРѕР·РґСѓС…Рµ, Рё вращалась СЃРѕ скоростью 20000 оборотов РІ минуту. Р’ конечном итоге изобретение Теслы заключалось РІ использовании масла, сгорающего РІ сопле, благодаря чему многократно возрастала мощность, Рё РІ замене вращающей ротор жидкости РЅР° горящие Рё сильно расС?иряющиеся газы. РџСЂРё этом отпадает необходимость РІ паровом котле для выработки пара Рё пропорционально возрастает эффективность самого процесса.
Р’РѕР·СЊРјРёСЃСЊ Тесла Р·Р° разработку своей турбины РІ 1889 РіРѕРґСѓ, РєРѕРіРґР° РѕРЅ вернулся СЃ завода Вестингауза, его турбина была Р±С‹, пожалуй, единственной, которая РІ конечном счете заменила Р±С‹ тогдаС?РЅРёРµ медленные, РіСЂРѕРјРѕР·РґРєРёРµ Рё неуклюжие РјР°С?РёРЅС‹ возвратно-поступательного типа. РќРѕ задержка РІ пятнадцать лет, посвященных РёРј работе над высокочастотными токами высокого напряжения, дала возможность РґСЂСѓРіРёРј разработчикам турбин настолько продвинуться РІ своей работе, что Тесла остался далеко позади. Разработанные Р·Р° это время турбины стали буквально ветряными мельницами РІ РєРѕСЂРѕР±РєРµ. РћРЅРё состоят РёР· ротора, РїРѕ окружности которого крепятся небольС?РёРµ лопатки, приводимые РІ движение струей пара. Р?Рј РЅРµ хватало лиС?СЊ простоты турбины Теслы, РЅРѕ Рє тому времени, РєРѕРіРґР° РѕРЅ сделал СЃРІРѕСЋ разработку, РґСЂСѓРіРёРµ уже имели сильные позиции РІ области разработки турбин.
Первый маленький двигатель Теслы был собран в 1906 году Юлиусом Шито, который управлял в «Астории» на Лонг-Айленде механической мастерской, где собирались модели изобретателя. Он же собрал и модели турбины 1911 и 1925 годов, а также другие устройства, над которыми Тесла работал до 1929 года. Отец Шито входил в персонал лаборатории Теслы на Хьюстон-стрит с 1892 по 1899 год и лаборатории в Колорадо Спрингс.
Вот как описал Шито первую модель:
Ротор состоял РёР· набора очень тонких РґРёСЃРєРѕРІ диаметром РІ 13 СЃРј РёР· немецкой стали. РћРЅРё имели толщину 0,8 РјРј Рё разделялись прокладками РёР· того же металла Рё той же толщины, РЅРѕ гораздо меньС?его диаметра Рё сделанными РІ РІРёРґРµ креста СЃ круглой центральной частью. Рукава креста служили ребрами жесткости для РґРёСЃРєРѕРІ. Дисков было восемь, Рё весь набор имел толщину лиС?СЊ РІ 1,3 СЃРј. Крепились РѕРЅРё РІ центре вала, имевС?его чуть более 15 СЃРј РІ длину. Р’ середине вал имел около 2,5 СЃРј РІ диаметре Рё ступенчато сужался, имея около 1 СЃРј РЅР° концах. Ротор устанавливался РІ кожухе, состоявС?ем РёР· четырех частей, скреплявС?РёС…СЃСЏ между СЃРѕР±РѕР№ болтами.
Круглая камера, РіРґРµ вращался ротор, была точно подогнана таким образом, чтобы РІРѕ время работы между ротором Рё кожухом оставался зазор РІ 0,4 РјРј. Тесла хотел, чтобы РїСЂРё вращении ротор едва ли РЅРµ касался кожуха. РџСЂРё этом надо было принять РІРѕ внимание, что ротор развивал огромные скорости, РґРѕС…РѕРґРёРІС?РёРµ РІ среднем РґРѕ 35000 оборотов РІ минуту. РќР° такой скорости центробежная сила возрастала настолько, что заметно растягивала металл крутивС?РёС…СЃСЏ РґРёСЃРєРѕРІ. РџСЂРё вращении РЅР° предельной скорости РёС… диаметр увеличивался РЅР° 0,8 РјРј РїРѕ сравнению СЃ РёС… диаметром РІ состоянии РїРѕРєРѕСЏ.
Модель больС?его размера Тесла построил РІ 1910 РіРѕРґСѓ. РћРЅР° имела РґРёСЃРєРё диаметром 30 СЃРј Рё СЃРѕ скоростью вращения 10 000 оборотов РІ минуту развивала мощность РІ 100 лоС?адиных СЃРёР», значительно превосходя РїРѕ эффективности первую модель. Вращаясь РІ РґРІР° раза медленнее, РѕРЅР° давала троекратную мощность.
Р’ течение следующего 1911 РіРѕРґР° РјР°С?РёРЅР° подвергалась дальнейС?ему соверС?енствованию. РџСЂРё уменьС?ении диаметра РґРёСЃРєРѕРІ РґРѕ 25 СЃРј Рё снижении скорости РЅР° 10 процентов - РґРѕ 9000 оборотов РІ минуту, мощность возросла РЅР° 10 процентов, РїРѕРґРЅСЏРІС?РёСЃСЊ РґРѕ 110 лоС?адиных СЃРёР»! Проведя ее испытания, Тесла сообщил:
РЇ РїРѕРґРЅСЏР» мощность РґРѕ 110 лоС?адиных СЃРёР» РїСЂРё диаметре РґРёСЃРєРѕРІ РІ 25 СЃРј Рё РїСЂРё толщине всего набора около пяти сантиметров. Р’ соответствующих условиях можно достичь Рё 1 000 лоС?адиных СЃРёР». Р’ сущности, механической производительности такой РјР°С?РёРЅС‹ почти нет пределов. РћРЅР° может работать РЅР° газу, как обычные автомобильные Рё авиационные двигатели внутреннего сгорания, даже лучС?Рµ, чем РЅР° пару. Проведенные РјРЅРѕР№ испытания показали, что газ дает более быстрое вращение, чем пар.
Вдохновленный успехом малых моделей, работавС?РёС… РЅР° сжатом РІРѕР·РґСѓС…Рµ Рё РІ более ограниченных пределах РїСЂРё непосредственном сгорании бензина, Тесла разработал Рё построил РІРґРІРѕРµ больС?РёР№ агрегат, который планировал испытать РЅР° станции Уотерсайд, главной электростанции РЅСЊСЋ-Р№РѕСЂРєСЃРєРѕРіРѕ отдела В«РРґРёСЃРѕРЅ компани».