Текст книги "Двустороннее движение электричества. Тесла. Переменный ток"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 9 страниц)

ПОДГОТАВЛИВАЯ СОВРЕМЕННЫЙ МИР

Сразу же после приезда в Нью-Йорк Тесла начал заниматься новыми патентами по радиопередаче и передаче энергии, которые стали результатом работы в Колорадо-Спрингс. Комплекс новых открытий обещал возможность разработки схемы мирового радио, предполагавшего серию услуг: взаимосвязанные радиотелефонные сети, синхронизированные часовые сигналы, выпуски новостей, карманные приемники, частые коммуникации... Изобретатель назвал это «мировой системой умной передачи». Шли первые месяцы 1900 года. Тесла уже тогда описал общество, появившееся век спустя, – общество цифровой революции с интернетом и мобильными телефонами, то есть современный мир.

РИС. 7 Схема к патенту 649 621 на «Аппарат для передачи электроэнергии».

Изобретатель основывал свои чаяния на том, что газ при низком давлении – это прекрасный проводник для высокочастотных токов. Он считал, что нужно поднять антенну на много километров выше уровня моря до слоев атмосферы, которые являются хорошими проводниками на относительно небольшой высоте. В одном из фундаментальных патентов системы под номером 649621, названном «Аппарат для передачи электроэнергии», сам Тесла указывает: «Мое изобретение состоит в том, чтобы создать в некоторой точке электрическое давление такого характера и силы, чтобы получить ток, который будет проходить через верхние слои воздуха от точки генерирования до далекой точки приема».

Чертежи к патенту представляют аппараты, с помощью которых Тесла проводил экспериментальные демонстрации передачи энергии через разреженные газы (см. рисунок 7). Давление в проводнике было между 120 и 150 мм рт. ст. (миллиметры ртутного столба – единица давления, эквивалентная торрам, названным так в честь итальянского физика Эванджелисты Торричелли). При этом давлении с настроенными на резонанс контурами ему удалось провести эффективные передачи энергии с напряжением между двумя и четырьмя миллионами вольт на терминале. В запросе на выдачу патента Тесла требовал запатентовать права также на другой аналогичный метод передачи, использующий Землю в качестве проводника и верхние слои атмосферы – как другого проводника.

Тесла отдавал себе отчет, что в исследованиях радиопередач на большие расстояния Маркони сильно ушел вперед – благодаря активной работе и экспериментам в тот период, пока Тесла отсутствовал. Именно поэтому Тесла мечтал поскорее построить первый центр передач мировой системы связи и одним махом закрыть вопрос так, как это было сделано во времена войны токов. Ему снова нужно было искать спонсоров, при этом теперь дополнительные трудности вызывали последние негативные отзывы в печати.

Его первым шагом стал визит к Вестингаузу с эксклюзивным предложением о системе беспроводных телеграфных сообщений (так называли проект в те времена) из любой точки планеты. Со всем доверием, основанным на пережитых вместе трудностях, Тесла признал, что проект должен стать первым шагом в трансцендентальном предприятии – перемещении электроэнергии. Однако миллионер решил, что он и так слишком сильно рисковал, сотрудничая с Теслой ранее, поэтому изобретатель вернулся из Питтсбурга с пустыми руками.

Весна 1900 года выдалась тягостной и гнетущей. Все обращения к потенциальным инвесторам провалились, при этом акции «Бритиш Маркони Компани», публичную поддержку которой оказали Эндрю Карнеги, Томас Альва Эдисон и Михаил Пупин, продавались на бирже с рекордным успехом.

Чтобы вернуть себе былой престиж, Тесла вновь начал посещать эксклюзивный клуб «Плейр’с», в котором познакомился с одним из его создателей, Марком Твеном, вновь ужинал в «Палм-Рум» в «Уолдорф-Астории» и в недоступном простым смертным «Дельмонико’с». Роберт Джонсон помог ему организовать кампанию для восстановления имиджа. The Century Magazine опубликовал знаменитую серию статей под заголовком «Проблема увеличения энергии человека», в которой были представлены открытия в Колорадо-Спрингс и основной проект, а в заключении приведены размышления о жизни в будущем.

ПРЕДВОСХИЩАЯ ИНТЕРНЕТ

В рекламном тексте, написанном в 1900 году для того, чтобы найти инвесторов, Тесла рассказал о характеристиках своей мировой системы передач, перечисляя, какие услуги она могла бы предоставлять. Обращаясь к ним век спустя, невозможно не увидеть в них прообраз беспроводной технологии (wireless) и даже интернета, мобильных телефонов, GPS (Global Positioning System), электронной почты, совместных архивов, шифровки данных...

«Первая энергетическая станция мировой системы [...] разработана для использования всех технических достижений без лишних затрат. Среди возможностей использования имеются следующие варианты.

1. Мировая взаимосвязь всех существующих станций и телеграфных служб.

2. Организация правительственной секретной телеграфной службы с невозможностью перехвата данных.

3. Взаимосвязь всех существующих на планете телефонных станций.

4. Мировое распространение новостей по телефону и телеграфу, связь с прессой.

5. Организация мировой системы умной передачи для частного использования.

6. Взаимосвязь и управление всеми лентами котировок в мире.

7. Организация мировой системы доступа к музыке и так далее.

8. Мировая регистрация времени с помощью недорогих часов, которые будут показывать время с астрономической точностью, не требующих дополнительного обслуживания.

9. Мировая передача символов, букв, картин и других – машинописных и записанных от руки.

10. Организация всемирной морской службы, которая позволит всем мореплавателям управлять кораблями без компаса, определять свое положение, точное время и скорость, предупреждать столкновения, другие катастрофы и тому подобное.

11. Создание общемировой типографской службы на земле и на море.

12. Общемировое воспроизведение фотоизображений, рисунков и записей».

Несмотря на беспорядочный стиль изложения, текст получил отклик, на который рассчитывал изобретатель, в главной мере благодаря замечательным сопроводительным фотографиям. Впечатляющие образы и предсказания Теслы вернули ему любовь прессы, но, с другой стороны, вызвали критику научного сообщества, признания которого он так ждал. Важным было и то, что многие капиталисты отметили про себя, какую невероятную прибыль Тесла принес Вестингаузу.

Первым инвестором, заинтересовавшимся мировой системой передач, стал маститый архитектор Стэнфорд Уайт (1853– 1906), участвовавший в строительстве второго комплекса Мэдисон-сквер-гарден, триумфальной арки в Вашингтон– Сквер и других зданий, ставших символами Нью-Йорка. Он также был дружен с представителями высшего общества – Асторами и Вандербильтами. Уайт стал одним из непоколебимых защитников проекта Теслы и предложил ему свои услуги для строительства первого центра передач.

Но все же читателем The Century Magazine, интерес которого мог действительно помочь в реализации идей Теслы, был, без сомнения, Джон Пирпонт Морган. В середине осени 1900 года он встретился с изобретателем, интересуясь проектом. Тесла в своих объяснениях был сдержан и разумен: он представил идею о мировой радиопередаче, говоря только о передатчике и не упоминая о передаче энергии, потому что реализация проекта ставила под угрозу инвестиции и усилия Моргана в этой области. Инвестор чувствовал масштабность проекта, а также потенциальные выгоды. Возможность централизации всех услуг в одном месте делала собственника проекта монополистом, то есть ставила в положение, которое Морган считал идеальным для бизнеса.

Переговоры по заключению контракта проходили очень тяжело. Тесла боялся снова просчитаться, а Морган, со своей стороны, был опытным бизнесменом. Изобретатель оценил в 100000 долларов стоимость первого центра передач, который должен был отправлять сообщения через Атлантику, и в 250000 – строительство второго, для Тихого океана. Тесла уверял, что сможет уже через девять месяцев создать первый центр и через год – второй. Морган согласился финансировать проект до 150000 долларов и потребовал 51 % всех полученных в результате патентов. Кроме того, в качестве меры предосторожности он выразил желание сохранить в тайне свое участие как инвестора. С каждым разом Тесле оставляли все меньше выбора. Договор был подписан 1 марта 1901 года. При этом 51% Моргана означал, что он может прервать проект, если его не устроят результаты, оставив за собой все, что посчитает пригодным для получения прибыли. Анонимность Моргана не позволяла Тесле найти других спонсоров; участие банкира в проекте должно было стать магнитом для других богачей, а секретность вокруг имени главного инвестора, напротив, представлялась странной и неубедительной.

У ученого нет цели достичь непосредственного результата. Он не ждет, что его передовые идеи будут легко приняты. Он обязан заложить основы для тех, кто еще должен родиться, указать им дорогу.

Никола Тесла

Первая часть аванса Моргана была потрачена на поиски подходящего участка для трансатлантической станции. Банкир и адвокат Джеймс С. Ворден продал ему 80 гектаров на Лонг– Айленде, в его честь Тесла назвал станцию Ворденклиф. Изобретатель думал, что вокруг его станции возникнет один из важнейших деловых центров страны, где найдется работа для тысяч людей, а их семьи будут проживать в домах по соседству. В то же время он связался с агентами по недвижимости, чтобы те нашли аналогичный участок на западном берегу в Англии. Затем он навестил Вестингауза в Питтсбурге и заказал у него различное оборудование, и, кроме того, начал работать над технически сложным архитектурным решением со Стэнфордом Уайтом, так как проект должен был удовлетворять требованиям строителей и отвечать нуждам установленного внутри оборудования.

Итак, 11 декабря 1901 года был дан официальный старт работам, омраченный тенью сомнения: пятью днями ранее, 6 декабря, Маркони удалось передать букву «S» на азбуке Морзе из Соединенного Королевства в Канаду. Было покрыто расстояние в 3200 километров. Это стало неблагоприятным началом для реализации мечты Теслы.

БАШНЯ ВОРДЕНКЛИФ

В начале 1902 года казалось, что Маркони выиграл у Теслы в гонке за радио. Томас Мартин организовал 13 января чествование молодого исследователя в «Уолдорф-Астории». Несмотря на это, Тесла был спокоен. Он знал, что итальянец воcпользовался его патентами и на него можно подать в суд. Для него был важен неслыханный по масштабу проект Ворденклиф, предполагавший изменение парадигмы и делавший малозначительными такие достижения, как переменный ток и опыты Маркони.

КОМПЛЕКС ВОРДЕНКЛИФ

Комплекс Ворденклиф на Лонг-Айленде был разделен на две части: основное здание и башня передач, названная башней Ворденклиф. Вход в нее шел через главное здание, представлявшее собой большую и тяжеловесную, несколько в духе эпохи Возрождения, постройку из кирпича по проекту Стэнфорда Уайта. В основном здании находились лаборатория и механическая мастерская, а кроме того, библиотека и офис. Также там имелись контрольный зал, котельная и генераторная, из которой открывался вход в подземный туннель, соединявшийся с винтовой лестницей (она окружала центральную ось башни). Помещения были заполнены всевозможными электромеханическими устройствами, электрическими генераторами и трансформаторами, аппаратами рентгеновского излучения, катушками; там даже располагалась стеклодувная мастерская.

Комплекс Ворденклиф на Лонг-Айленде состоял из электростанции, лаборатории и башни передач.

По его представлениям, новая общемировая система передач должна была открыть небывалую эру изобилия. Даже Морган не знал, чего ему, по мнению Теслы, предстояло достичь в ближайшее время.

Однако весь энтузиазм изобретателя не мог скрыть настоящей проблемы проекта Ворденклиф: для его завершения требовалось значительно больше средств, чем предоставлял Морган, и все денежные краны оказались крепко закрыты для прежде всеми возносимого Николы Теслы. Инвесторы застыли в ожидании, думая, на какую лошадку поставить в гонке за радио, где соревновались Эдисон и другие исследователи, имевшие меньше шансов на успех. Мировая система передач представлялась сильным соперником, но не без изъянов, то есть, очевидно, этот проект не выглядел фаворитом в гонке.

РИС. 8 Конструкция башни Ворденклиф включала обширную подземную часть, соединявшую разные здания комплекса. Подземная часть служила как для технического обслуживания, так и для безопасности.

Ворденклиф с самого начала оказался проблемным со всех сторон. Стэнфорд Уайт предупредил, что расчеты Теслы относительно высоты башни, требующейся для трансатлантических передач, нереализуемы из-за сильных ветров. Переделка проекта потребовала нескольких месяцев работы. Башня представляла собой конструкцию из деревянных брусьев с восьмиугольным основанием, высота достигала 57 м, а увенчивал башню гигантский электрод диаметром 20 м и весом 55 тонн.

РИС. 9 Как писал Тесла в патенте 1119 732, в котором детально рассматривалось функционирование башни Ворденклиф, установка была сложным масштабным воплощением его предшествующих систем передачи, и в ее основе лежал электромагнитный осциллятор высокого напряжения.

Он был заключен в стальную трубу, закопанную на 37 м в почву до водоносного слоя района (см. рисунок 8). Изобретатель думал воспользоваться резонансом воды.

Патент 1119732, в котором представлены структура и функционирование проекта, показывает, насколько сложная эволюция произошла с системами передачи, разработанными Теслой, такими как Аппарат передачи электроэнергии, о котором говорилось ранее. Сверху на конструкции находился терминал (D), состоявший из каркасной рамы в форме кольца, покрытой металлическими полусферами (Р). Так образовывалась проводящая поверхность большого размера. Во внутреннем пространстве находились измерительные инструменты и предохранители. Кольцо было закреплено на деревянном каркасе (F).

В основании располагались элементы на деревянной изолирующей структуре (F'). Контур включал катушку (Л), находящуюся в индукционной связи с первичной катушкой (С). На одном из концов катушка А соединялась с платиновым контактом в земле (E), а на другом – с катушкой самоиндукции (В), возвышавшейся в центре башни. Катушка В была намотана вокруг рамы или барабана (D) из изолирующего материала, а внутри нее проходил к проводнику (В') металлический цилиндр с полированной поверхностью. Для обеспечения безопасности соединение катушки В и проводника В’ было защищено деталью наподобие колокола из изолирующего материала (H). Проводник (В') внутри кольца доходил до терминала D для симметричного распределения тока, в противном случае высокие частоты и сила тока повлияли бы на эффективность установки (см. рисунок 9).

Питание первичной катушки С осуществлялось от генератора (G), который должен был обеспечить системе максимальную мощность. На Лонг-Айленде Тесла использовал промышленный генератор переменного тока Вестингауза на 200 КВт. Запуск резонансного контура Е А В В' следовало производить с максимальной предосторожностью, потому что он мог легко выдать напряжение, способное спровоцировать неуправляемые электрические явления. Для сохранения контроля за установкой ее требовалось запускать на минимальной мощности, чтобы она постепенно выходила на рабочий режим. Пластине ( V), расположенной внутри полости кольца, полагалось действовать как клапан безопасности для высокого давления. Ее схема позволяла рассеивать в воздухе значительные разряды, которые могли возникать при постепенном увеличении мощности.

Хотя Тесле не удалось закончить строительство этой первой передающей станции, он все же смог дойти до момента ее запуска. При этом у него не получилось построить принимающую станцию для того, чтобы доказать жизнеспособность своего проекта. До сих пор непонятно, была ли идея Теслы правильной. Ее никогда не забывали, но, по сути, теоретическая и экспериментальная работа, проводившаяся в этом направлении, не была целиком и полностью основана на принципах Теслы. Успешные опыты беспроводной передачи энергии в контролируемых контурах осуществлялись, например, в Массачусетском технологическом институте (MIT), но не в таких масштабах, как предполагал Тесла. Так или иначе, проект Теслы остался незавершенным, а его принципы – недоказанными.

Морган отправлял денежные переводы очень медленно и всегда после неторопливого и утомительного процесса направления ему письменных рекламаций. В ту эпоху он был вовлечен в масштабную операцию по созданию «Юнайтед Стейтс Стил» – самой большой корпорации из существующих на тот момент в США. С ее помощью он планировал превзойти североамериканского стального короля Эндрю Карнеги. Титаническая операция тогда проходила очень деликатную фазу в силу финансовой паники, начавшейся в 1901 году. В тот момент рынок нью-йоркской биржи рухнул в результате борьбы финансовых магнатов (среди которых был и сам Морган) за контроль над Северной тихоокеанской железной дорогой. Отношения между изобретателем и его инвестором быстро приняли характер подчиненности, становившейся все более очевидной в письмах, которыми они обменивались в то время.

Когда деньги на зарплату рабочим начали заканчиваться, ритм строительства стал прерывистым. Тесле пришлось отказаться от своей первоначальной цели, он начал принимать любые заказы, продавать прототипы и изобретения по любой цене, пытаться, как бы это ни было трудно, искать финансирование. Между тем он продолжал жить в «Уолдорф-Астории» и принимать участие в пышных великосветских собраниях, стремясь вызвать впечатление финансовой стабильности, в то время как сам летел в бездонную пропасть.

Основное здание комплекса было готово к эксплуатации, но башню Ворденклиф так и не достроили в соответствии с планом. Однако даже при таком состоянии дел Тесла начал этап испытаний, чтобы заставить замолчать голоса критиков, повторявших на печальный лад слова редактора журнала Electrical Age: «Великая надежда оказалась пустым обещанием». Оборудование на Лонг-Айленде было мощнее, чем в Колорадо– Спрингс, а население проживало ближе и было куда более многочисленным. Вспышки и разряды, выглядевшие как начало апокалипсиса, раздирали ночь и наводили панику на местных жителей. В любом случае, это продолжалось недолго. Когда компания Вестингауза потребовала платы за аренду предоставленного оборудования или, по крайней мере, его возврата, ситуация достигла кульминационной точки. Чтобы получить от инвестора необходимые средства, Тесла посчитал своим долгом объяснить ему истинную цель проекта Ворденклиф. Его опасения оправдались: как только Морган узнал, что финансирует мечту о мире без энергетической зависимости, то в последний раз лаконично ответил:

«Уважаемый господин,

в ответ на Вашу записку с сожалением сообщаю, что не намерен больше выплачивать никаких сумм, кроме оговоренных прежде. Естественно, желаю Вам удачи с Вашим предприятием. Искренне Ваш,

Дж. Пирпонт Морган».

ЗАГОВОР МОРГАНА

После мучительного разрыва деловых отношений Джона Моргана и Николы Теслы банкир вычеркнул изобретателя из своей жизни. Имя Теслы не значится в реестрах и записях книг его предприятий, его не упоминают в биографиях Моргана, как будто они никогда не были знакомы. Огромное количество слухов, сопровождающих фигуру Теслы, интерпретировали этот факт так, будто Морган, увидев рождение технологии, которая должна была разрушить его империю, объявил умышленный бойкот исследованиям изобретателя. Когда о крахе проекта объявили публично, ходили слухи, что Морган скупил патенты Теслы с целью не позволить ему довести проект до конца. Однако правда состоит в том, что крах энергетического рынка в 1900-е годы из-за использования системы Теслы был лишь потенциальной, весьма отдаленной возможностью. Кроме решительного успеха в сфере телекоммуникаций, Морган провернул замечательную сделку. Наверное, более разумно думать, что для Моргана Тесла был просто одной из неудавшихся инвестиций в войне за то, чтобы не потерять передовые позиции в мире бизнеса, ошибкой, о которой он постарался забыть.

Ответ Теслы был не менее безапелляционным, в пространном репортаже он с барабанным боем известил весь мир о великом инвесторе проекта Ворденклиф. Далее он продолжил самонадеянно просить у Моргана деньги, каждый раз требуя все меньше, но делая это беспрестанно. Банкир не ответил и постарался не позволить Тесле вступить в диалог с другими миллионерами, превратив его в прокаженного на Уолл-Стрит. Единственным разом, когда он связался с Теслой, стал разговор через адвоката: изобретателя поставили в известность, что если он договорится с третьим инвестором, то ему придется выкупить у Моргана его долю в 51 %. А это было совершенно невозможно.

В июне 1904 года судья наложил арест на экспериментальную станцию в Колорадо-Спрингс для оплаты долга за потребление электроэнергии, договор о которой изобретатель заключил с местной компанией. Дело в том, что Тесла потратил больше, чем было предусмотрено, так как первоначально ему обещали бесплатную поставку. К этому добавились требование от местных властей на оплату счетов за воду и заявление от сторожей о невыплате заработной платы. Станцию разрушили и продали на дрова. Оставшиеся там приборы были перемещены на склад. В течение 1905 года стройка на станции Ворденклиф все чаще простаивала, а Тесла отсутствовал, пытаясь решить долговые проблемы и заработать с помощью практичных и легких изобретений. Так продолжалось до тех пор, пока строители не перестали приходить на работу. Однажды утром стройка уснула и больше не проснулась никогда.

Казалось, не хватает какого-то последнего события, которое стало бы официальным закрытием станции Ворденклиф. И оно произошло, это была новая трагедия. В ночь на 25 июня 1906 года Гарри Кендалл Toy, наследник одного из самых больших состояний в США, известный своим пристрастием к наркотикам, тремя выстрелами убил Стэнфорда Уайта на террасе Мэдисон-сквер-гарден на глазах всего пораженного нью– йоркского высшего света. Влияние и власть Toy заставили суд признать миллионера невиновным, сославшись на временное помутнение рассудка. После этого мрачного происшествия Тесла остался совсем один. В последние месяцы даже Роберт Джонсон отдалился от него, беспокоясь, что деловые отношения с изобретателем могут повлиять на его положение в The Century Magazine.

Именно тогда Никола Тесла понял, что должен принять поражение в главном проекте своей жизни. Он пережил нервный кризис, и в течение долгого времени его никто не видел. Прошло два десятилетия с тех пор, как он оставил Эдисона, чтобы развязать войну под флагом своей мечты. И теперь мечта Теслы погибла.

ГЛАВА 5

Последние искры гениальности

Никола Тесла так и не смог оправиться после провала проекта мировой системы передач, из-за которого он проиграл в гонке за радио. Лучшие его годы были уже позади, новое поколение ученых заменяло предыдущее и продвигалось вперед в исследованиях атома и ядерной физики. Тогда начался процесс забвения, который отодвинул имя изобретателя в тень его более удачливых коллег. Но даже в такой ситуации Тесла продолжал создавать удивительные вещи, основанные на идеях, которые возникли у него еще в молодости.

В зрелые годы Никола Тесла продолжал элегантно одеваться и поддерживать внушительный имидж. По мере того как инвесторы оставляли его проекты, увеличилось количество статей про него в прессе с привлекающими внимание заголовками. Однако эти статьи вместо того, чтобы вызвать интерес к его проектам, как он того хотел, только способствовали созданию образа предсказателя-идеалиста. Несмотря на все это, поклонники продолжали окружать Теслу. Среди них периодически появлялись новые лица, желавшие реабилитировать изобретателя и добиться для него заслуженных почестей.

Во время агонии станции Ворденклиф Тесла работал над несколькими изобретениями, которые могли быть быстро проданы: например, над счетчиком километража для автомобилей на основе трения воздуха; его установили на люксовые модели Паккардов, Линкольнов и Пирс-Эрроу. Кроме того, он занимался и более амбициозными проектами, уверенный в том, что благодаря им снова окажется в ряду передовых ученых. Так вспыхивали последние искры его гения.

В 1909 году Гульельмо Маркони и немец Карл Фердинанд Браун (1850-1918) получили Нобелевскую премию по физике за исследования в области «беспроволочной телеграфии». Тесла втянулся в длительную судебную тяжбу с итальянским изобретателем и, в конце концов, проиграл. Только через 30 лет, в 1943 году, Верховный суд США отменил вердикт, вынесенный в пользу Маркони, и признал Теслу пионером в области развития радио: вывод был сделан на основе простого факта, что его соперники использовали в своем изобретении патенты Теслы. Однако сам изобретатель всего несколько месяцев не дожил до этого события. Несмотря на это запоздавшее, но все же официально принятое решение, до сих пор большинство научных трудов, популярных публикаций и учебников приписывают создание радио кому-либо из длинного списка различных изобретателей.

ТУРБИНА ТЕСЛЫ

Одним из первых воспоминаний Теслы о детстве была попытка создать вакуумный двигатель, способный на постоянное движение, что в результате вылилось в появление маленького безлопастного насоса. Изобретатель прекрасно помнил, как ему удалось запустить свою модель в небольшой речке около дома. Вдохновение для его последнего изобретения, прототипы которого ему удалось сделать, было основано как раз на том эпизоде из детства.

Примерно в 1906 году Тесла придумал безлопастную турбину, работавшую на воздухе или паре с использованием плоских металлических дисков. Она была способна функционировать с большей скоростью в силу своей пластичности и меньшего трения, а также могла более быстро изменять направление вращения. Тесла оставил в стороне традиционные представления о том, что турбина должна иметь твердый элемент, на который для приведения ее в движение будут воздействовать воздух или пар. Вместо этого он решил использовать две другие характеристики веществ, известные физикам, но не использовавшиеся до того момента для механических устройств, – адгезию и вязкость.

Сердцем турбины Теслы является ротор, состоящий из нескольких очень тонких мельхиоровых дисков, закрепленных на центральной оси. Размер и количество дисков зависели от конкретных обстоятельств применения. Тесла проводил опыты с разными конфигурациями. Для разделения дисков между ними располагались шайбы по 2-3 мм, плотно прижатые и закрепленные с помощью латунных гаек. Также на дисках были отверстия (см. рисунок 1).

Собранный ротор находится внутри статора, стационарной части турбины, представляющей собой цилиндрическую металлическую коробку. Для расположения ротора диаметр внутренней камеры цилиндра должен быть немного больше дисков ротора с зазором около 6 мм. С каждой из сторон статора располагаются подшипники для оси. Статор имел один или два входа, в которых размещались инжекторы. В оригинальной конструкции Теслы их было две штуки – чтобы турбина могла менять направление вращения. Благодаря этой простой схеме расположения, когда инжекторы запускали поток внутрь статора, он проходил между дисками ротора, заставляя их вращаться. Затем поток выходил через спусковое отверстие в центре турбины (см. рисунок 2 на стр. 153).

РИС. 1 Ротор турбины Теслы состоял из нескольких гладких дисков с расстоянием между ними в несколько миллиметров. Поток должен проходить по поверхности дисков, а затем выходить через выпускные отверстия.

Как получалось, что энергия потока заставляла вращаться металлический диск? Если поверхность диска гладкая и на ней нет лопастей и зазубрин, то логика подсказывает нам, что поток будет течь по диску, не приводя его в движение. Объяснение кроется в таких свойствах вещества, как адгезия и вязкость, которые мы упоминали ранее. Адгезия – способность к физическому сцеплению вместе разных молекул в результате действия сил притяжения. Вязкость представляет собой свойство вещества, противоположное текучести, и зависит от трения между молекулами. Эти два свойства комбинируются в турбине Теслы для передачи энергии от потока к ротору.

Когда поток проходит по диску, силы адгезии воздействуют на молекулы, находящиеся в непосредственном контакте с металлом, и уменьшают их скорость из-за прилипания к металлу. Молекулы потока, непосредственно следующие за поверхностным слоем, сталкиваются с прилипшими молекулами и замедляют свое движение. Так слой за слоем поток останавливается. Однако наиболее удаленные слои меньше сталкиваются с другими и меньше подвержены адгезии. Кроме того, одновременно на молекулы воздействуют силы вязкости: они препятствуют отделению молекул друг от друга, возникает сила тяги, которая передается диску, и в результате диск приходит в движение.

В механике тонкий слой жидкости или газа, взаимодействующий с поверхностью диска, называется пограничным слоем, и его свойства описаны в теории пограничного слоя. В результате данного эффекта поток следует по быстро ускоряющейся спиральной траектории по поверхности дисков до тех пор, пока не находит выход. Так как он движется естественным образом по пути наименьшего сопротивления, не встречая никаких ограничений, препятствий, действия сторонних сил от лопастей и зазубрин, то происходит постепенное изменение скорости и направления, это дает больше энергии турбине (см. рисунок 3). В действительности Тесла заверял, что КПД его турбины равен 95 %, то есть значительно превышает потенциал тогдашних турбин. При этом на практике его турбины применить было не так-то просто. Тесле не удалось достигнуть желаемой эффективности турбин.

Его идею даже приняло Министерство обороны США, хотя Тесла удостоился от него лишь благодарности, но не денег. Снова ему требовались инвестиции, и он продал лицензии, чтобы сделать турбину в Европе. Изобретатель верил, что сможет сам найти достаточную сумму для создания турбины в своей стране, но средств все-таки не хватало.

Наконец, ему удалось заинтересовать группу инвесторов и построить прототип: огромную турбину с двойным действием пара на станции Уотерсайд, находящейся под контролем нью-йоркской компании Эдисона. Сразу стало ясно, что с этой турбиной не все в порядке – по всей видимости, из-за использованных в изготовлении материалов. В ту эпоху еще не существовали сплавы, способные выдержать 35000 оборотов в минуту в течение длительного времени; огромная центробежная сила деформировала металл вращающихся дисков.