Текст книги "Густав Лаваль"

Автор книги: Лев Гумилевский

сообщить о нарушении

Текущая страница: 12 (всего у книги 13 страниц)

Реверсивная турбина Лаваля

Развитию своему в качестве судовых двигателей паровые турбины были всецело обязаны настойчивой, упорной и долголетней деятельности Парсонса. Уже в 1894 году Парсонсу, после долгих и осторожных экспериментов удалось сконструировать турбины, которые с огромным успехом были применены в качестве двигателей на выстроенной им яхте, названной им «Турбиния». Это небольшое опытное судно, после опубликования произведенных профессором Юингом его испытаний, привлекло к себе внимание мирового общественного мнения, благодаря тому, что скорость его хода намного превосходила самые быстроходные суда того времени: она достигала до 33 узлов или до 60 километров в час. Вслед за «Турбинией» Парсонс выстроил для английского адмиралтейства несколько военных судов, а затем установил турбины и на ряде коммерческих пароходов.

«Мавритания» и «Турбиния»

Решительным моментом для внедрения турбин в судостроительство было появление в британском флоте нового броненосца, построенного в Портсмуте в 1906 году, имя которого стало нарицательным для кораблей подобного типа. Это был «Дредноут», что по-английски значит «неустрашимый», корабль, произведший переворот в области военного судостроения. Он послужил образцом для целого ряда таких броненосцев, получивших название «дредноутов», к постройке которых приступили, обгоняя друг друга, решительно все страны мира. От существовавших ранее броненосцев «Дредноут» отличался более мощной и усовершенствованной артиллерией, отсутствием орудий среднего калибра, и главным образом увеличением скорости хода судна, равнявшейся 21½ узлу в час. Мощность его турбин, впервые установленных на крупном судне водоизмещением в 18 тысяч тонн, составляла около 25 тысяч лошадиных сил.

Успех судовых турбин в военном флоте не замедлил сказаться и на коммерческом судостроении. От небольших, почти опытных пароходов коммерческое судостроение перешло очень быстро к установке турбин на больших трансатлантических пароходах. Уже к 1907 году в Англии были спущены на воду два огромных пассажирских парохода: «Мавритания» и «Лузитания», имевших по 40 тысяч тонн водоизмещения и приводившихся в движение турбинами, общей мощностью по 70 тысяч лошадиных сил на каждом. Скорость этих судов достигала до 26 узлов в час.

«Лузитания» была потоплена во время войны германской подводной лодкой, «Мавритания» же в течение двадцати лет оставалась самым быстроходным судном в мире и только в 1929 году уступила пальму первенства германскому гиганту «Бремен».

На этом пути, от маленькой «Турбинии» до огромных океанских пароходов типа «Мавритания», паровые турбины, как судовые двигатели, подверглись ряду конструктивных изменений.

Ротор турбины «Мавритании»

Вначале, как на «Турбинии», так и на военных и коммерческих судах, осуществлялось непосредственное соединение вала турбины с гребным винтом. Число оборотов таких турбин соответствовало наивыгоднейшему числу оборотов гребного винта. Но, как это было установлено дальнейшим опытом, наивыгоднейшее число оборотов гребного винта, даже при самом быстром ходе судна, все-таки далеко уступало числу оборотов обычных стационарных турбин. Для понижения скорости судовой турбины стали прибегать к увеличению турбинных колес, что в свою очередь, конечно, влекло за собой увеличение всех размеров турбины вообще. Так, турбины «Мавритании», делавшие около 200 оборотов в минуту, представляли собой тяжелые машины огромных размеров. Вес ротора первой турбины равнялся 72 тоннам, а второй – 126 тоннам. Такая турбинная установка представляла собой сложное, громоздкое и тяжелое сооружение, тем более, что кроме главных турбин, обслуживавших три гребных винта, нужно было иметь еще турбины для небольшой скорости судна, так как при маневрировании судна необходим тихий ход, которого давать основные турбины не могли.

Наконец, так как для маневрирования судна совершенно необходим еще и обратный ход судна, пароход должен был иметь еще турбину обратного хода. Если для военных судов громоздкость всей установки, искупавшаяся быстроходностью, не имела решающего значения, то в коммерческом судостроении, для которого не менее важна грузоподъемность парохода, тяжеловесность и громоздкость турбинных установок служила основным препятствием для распространения турбин. Для торгового флота гораздо более выгоды представляли дизель моторы, занимавшие мало места.

Эти особенности турбинных установок делали их неприемлемыми для широкого применения на обычных судах, тем более, что вес их зачастую превышал даже вес такой же мощности паровых машин.

Поэтому уже с первых же шагов судового турбостроения все конструкторы начали стремиться к облегчению турбинных установок. Перед ними стояли задачи снижения числа оборотов турбины без увеличения ее размеров, затем задачи осуществления в турбине реверса, т. е. возможности менять направление вращения турбины на обратное и тем самым давать судну передний и задний ход.

При разрешении первой задачи конструкторы воспользовались просто той самой геликоидальной зубчатой передачей, над которой трудился в свое время Лаваль для того, чтобы снизить число оборотов своей турбины.

В 1909 году Парсонс заменил на обыкновенном пароходе «Веспасиан» паровые машины турбинами, причем для того, чтобы новая установка вполне соответствовала прежней и по размерам и по числу оборотов гребного вала, он применил впервые к своим турбинам зубчатую, геликоидальную, подобную лавалевской передачу. Опыт этот оказался настолько удачным, что все судостроение стало применять соединение вала турбины с гребным винтом через передачу.

Введение этой лавалевской передачи имело огромное значение для дальнейшего распространения турбины в качестве судовых двигателей, еще на «Турбинии» расходовавших меньше пара, а стало быть и угля, чем обычные паровые машины. Благодаря геликоидальной передаче турбина стала работать с максимальной скоростью, необходимой для термодинамической производительности, в то время как гребной винт вращался с наивыгоднейшей для него скоростью. Применение передачи в судовых турбинах поэтому с коммерческой точки зрения считается столь же существенным и значительным, как и изобретение самой турбины.

Над разрешением второй задачи, а именно над осуществлением реверса в турбине, работало очень много конструкторов и было взято в разных странах не мало патентов на реверсивную турбину. Все они, однако, оказались практически непригодными, и до сего времени, как на судах, так и турбовозах, для осуществления заднего хода ставится дополнительная, специальная турбина.

Наиболее интересной попыткой разрешить вопрос является попытка Лаваля.

– Я никогда не был слишком высокого мнения об остроумии моих европейских коллег, – сказал он однажды, смеясь, своему помощнику Фагерстрему, после того как они вместе просматривали статью о судовых турбинах, напечатанную в английском «Морском обозрении», – и право, Фагерстрем, это дело не обойдется без нас…

– Оно ждет нас, – коротко ответил Фагерстрем.

Это был молодой, способный инженер, обладавший конструкторским опытом и интересовавшиеся специально вопросом о турбинах. К этому времени мастерские Лаваля находились на пути к ликвидации: объем работ уменьшался, штаты служащих были сильно сокращены, и помощники Лаваля нетерпеливо ждали поручений патрона, так как часто сидели без дела и с грустью думали о необходимости оставить мастерские.

Несколько минут Лаваль молча шагал из угла в угол по своему кабинету в мастерских. Улыбка не сходила с его губ.

– У вас есть идея? – спросил Фагерстрем.

– Если бы у меня было столько же денег и времени, сколько у меня идей, наши мастерские занимали бы десять кварталов в Стокгольме… – ответил Лаваль. – Что вы думаете о турбине с двумя рядами лопаток, расположенными один за другим в радиальном направлении с лопатками, загнутыми в противоположную сторону?

Несколько секунд Фагерстрем раздумывал, потом, не скрывая своего изумления, сказал с несвойственной ему живостью:

– Это решает вопрос!

Лаваль посмотрел на него задумчиво, вероятно, не слыша его слов, потом предложил:

– Хотите заняться этим, Фагерстрем?

Молодой инженер не желал ничего другого и с величайшей энергией принялся за дело. В течение нескольких дней он разработал конструкцию, и Лаваль одобрил ее. Мастерские начали выполнять части турбины, и к началу 1908 года реверсивная турбина была собрана и опробована.

Предварительные испытания ее обещали успех новому изобретению, но простое решение вопроса по множеству причин оказалось все-таки неудовлетворительным для практического применения турбины.

Не замечая этого, Лаваль со всей своей страстной самоуверенностью принялся бороться за признание и применение своей реверсивной турбины в Англии и Франции, где судостроение составляло виднейшую отрасль промышленности. Однако эта его реверсивная турбина так и не нашла себе применения и была сдана в технический музей.

Связывая свои интересы все более и более с европейской промышленностью, теперь уже большую часть своей жизни Лаваль проводил за границей. Материальные затруднения вынуждали его вести борьбу за существование с яростью и ожесточением.

Положение изобретателя становилось катастрофическим. Назначенная ему пенсия, правда, несколько обеспечивала его молодую жену, но никакой пенсией нельзя было поправить дел самого Лаваля. Они ухудшались с каждым днем.

Штаты мастерских, где воспитывались в творческой работе десятки молодых инженеров, впоследствии выросших в талантливых конструкторов, сокращались. Масштабы работ суживались, и Лаваль с ужасом видел впереди тяжелую и жалкую старость: между тем он сам был полон сил и энергии; новые и новые проблемы, одна другой грандиознее, вставали перед ним.

Среди этих проблем наиболее значительной была проблема обезвоживания торфа, проблема, решение которой должно было, по выражению Лаваля, «разбудить дремлющие миллионы» и повести шведскую промышленность к необычайному расцвету.

Обезвоживание торфяников, которыми была так богата Швеция, искусственным путем создало бы новую отрасль крупной промышленности, работы в которой могли бы вестись круглый год.

Над вопросом обработки торфа и превращения его мокрым путем непосредственно в брикет с последующим высушиванием работал в это время не один изобретательный ум: здесь Лаваль не был счастливее других. По крайней мере до последних дней своей жизни достигнуть успеха он не мог, хотя и не потерпел поражения.

Последняя проблема

Называя обширные торфяные запасы «дремлющими миллионами», Лаваль нисколько не преувеличивал значение торфа для различных областей промышленности. Торфяные запасы могли найти себе огромное применение как источники топлива для промышленности, транспорта, как энергетическая база для электрификации, как материал для химической и технологической переработки в более ценные продукты, как отопление для жилищ, как удобрение в сельском хозяйстве и как строительный материал в виде кирпича и фибрита. Кроме того торфяные залежи нельзя было не рассматривать как громадные земельные площади, которые после снятия с них торфяного пласта могут быть превращены в культурные угодья.

Торфяное дело имело за собой значительную давность, и первая книга по технике торфоразрабатывания появилась уже в 1658 году. Систематическое развитие торфяное хозяйство получило впервые в Голландии, а затем в XVI веке оно начало развиваться во Франции и в Швеции.

Техника добывания торфа сделала большие успехи к тому времени, когда Лаваль обратил внимание на это дело, но на пути к дальнейшему развитию его по-прежнему лежало одно существенное препятствие: огромное влияние на снижение теплотворной способности торфа как топлива оказывало большое содержание влаги в торфяной массе.

Удаление содержащейся в торфе влаги, т. е. сушка торфа, являлось основной задачей торфяного дела. Разрешение задачи многие видели в обезвоживании торфа прессованием. Еще в 1858 году испытывались способы мокрого прессования, предложенные Кохом и Мангердом, затем Штаубергом, Шейнингом и Гейне, но никому из них не удалось добиться цели путем механического отжатия воды из торфа. Это объясняется тем, что заключающаяся в торфяной массе так называемая «коллоидная вода» [10]10
  Коллоидом вещества или коллоидальным его состоянием называется вещество в мелко-ультрамикроскопически раздробленном состоянии.


[Закрыть]прочно удерживается массой при всякой ее обработке.

Экспериментально было доказано, что только время является решающим фактором при процессе прессования торфа, сильное же увеличение давления – бесцельно; при прессовании важно только то, чтобы выделяющаяся при этом влага успевала свободно стекать.

Из других способов искусственного обезвоживания были известны в это время центрофуговочный способ Сименс – Шукерта, способ влажного обугливания Экенберга и обработка вымораживанием, предложенная Андерсеном в Стокгольме.

При колоссальной самоуверенности Лаваля, неудачи других изобретателей, работавших в той же области, никак не могли остановить его от попыток найти собственное и удачное решение задачи.

Наоборот, кажется, чем более было неудач у других, с тем большей настойчивостью и охотой он брался за дело.

Идея Лаваля заключалась в нагревании торфа под давлением. Таким способом достигалось некоторое обугливание торфа. Целью процесса являлось уничтожение коллоидов для того, чтобы осуществить отжатие воды.

Идея Лаваля, хотя и не столь ясно выраженная, была не совсем новой; патенты, касавшиеся этого вопроса, начали появляться уже в 1890 году, когда Лаваль впервые и обратил внимание на проблему широкого промышленного использования торфяников.

Занятый другими вопросами, он не брал патентов и в то же время, конечно, не предполагал, что к концу его жизни эта проблема станет основной в его работах.

В 1902 году патент на способ влажного обугливания взял известный химик Экенберг, разработавший вопрос совместно с Ларсоном. Вскоре они стали работать самостоятельно: Экенберг в Англии, а Ларсон в Швеции, на торфяниках в Ставше, где и была осуществлена опытная установка, давшая частично успешные результаты.

Познакомившись со способом Экенберга и Ларсона, Лаваль внес в него ряд усовершенствований в теплотехническом отношении и осуществил тут же в Ставше, возле Ларсона, свою собственную установку.

– Я человек старый и вовсе не гоняюсь за славой, – сказал он однажды Ларсону. – Я думаю только о деле. Дела же тут хватит и мне, и вам, и Андерсену. Если мы все вместе разбудим к жизни эти дремлющие миллионы, мы получим возможность работать еще над многими другими проблемами нашей промышленности. А работать и значит – жить…

Опыты Лаваля и Ларсона возбуждали огромный интерес и финансировались как правительством, так и Институтом по исследованию металлов.

Однако сам Лаваль не дождался результатов своих экспериментов.

На шестьдесят восьмом году своей жизни этот казавшийся неутомимым энтузиаст начал чувствовать усталость. Он уже не вскакивал по ночам, чтобы заполнять свои записные книжки проектами и идеями; он все чаще и чаще проводил вечера дома, все более и более уделял внимания своему маленькому сыну и жене. Эту усталость нельзя было отнести за счет надвигавшейся старости: Лаваль был по-прежнему душевно бодр. Скорее можно было предположить, что причиной появлявшейся время от времени индифферентности была какая-то серьезная болезнь, о которой Лаваль не хотел и думать.

Но даже и в эту пору жизни интересы его все еще были связаны с движением технической общественной мысли, отставать от которой шведский изобретатель не хотел.

В 1912 году, когда Парсонс сконструировал в Гитоне на своем заводе турбогенератор, мощностью в 25 тысяч киловатт (около 30 тысяч лошадиных сил), и затем из-за фирм, эксплуатировавших изобретения Эдисона, Лаваль отправился в Америку и здесь увидел эту замечательную установку, в то время самую мощную в мире.

К этому же времени стало очевидным еще одно преимущество турбины перед другого рода двигателями, открывавшее ей широкий путь не только в область судостроения и электропромышленности, но во все другие отрасли производства: это преимущество заключалось в возможности использования для турбин отработанного пара, с одной стороны, и в возможности отбора для других нужд производства пара, отработавшего в турбине, – с другой.

Техника вплотную подошла таким образом к использованию высоких давлений пара и направлялась по пути, указанному когда-то Лавалем.

Вопросы развития паровых турбин были предметом обсуждения на годичном собрании «Общества американских инженеров-механиков» в Нью-Йорке. Лаваль не только с живейшим интересом присутствовал на этом собрании, но и выступил сам по вопросу о турбо-компрессорах, предложенных Рато.

В стране передовой техники, на родине Эдисона, имя шведского изобретателя было очень популярным, и шумный восторг, которым было встречено его выступление, и внимание, окружавшее его во все время его пребывания в Нью-Йорке, – все это на несколько дней заставило Лаваля забыть свои огорчения и ощутить глубокое чувство удовлетворения.

Слушая выступавших в прениях представителей технической общественности, Лаваль мог заметить, что редкий из них обходился без упоминания о его работах. Имя шведского изобретателя на этом собрании произносилось чаще, чем другие. После своего выступления Лаваль, смеясь, сказал Парсонсу:

– О нас упоминают здесь очень часто, но таким тоном, как говорят о покойниках… А между тем я совершенно не собираюсь уходить на покой и еще думаю пригодиться нашей промышленности.

Он был в самом деле еще преисполнен душевных сил, и беспокойное его воображение по-прежнему еще перерабатывало тысячи разнообразных идей, однако несомненно, что физические силы его оставляли и приступы усталости охватывали его все чаще и чаще. Как ни волновало его пребывание в Нью-Йорке, он с большим облегчением возвратился к маленькому сыну, которого, смеясь, называл «внуком».

Однако дело заключалось не только в переутомлении и приближающейся старости, не только в неудачах последних лет и материальных затруднениях: дело было гораздо серьезнее. Лаваль был тяжело болен, сам того слишком долго не замечая.

За всю свою жизнь он, кажется, всего только однажды и имел дело с врачами, после того, как во время катастрофы с сепаратором на Регеринсгатане его с окровавленной рукой Ламм отправил в больницу. От природы наделенный прекрасным здоровьем, закаленный в суровой Делакарлии, много времени отдававший спорту, он и не нуждался никогда в медиках. Пожалуй что ему никогда и в голову не приходило, что он может стать жертвой какой-нибудь жестокой болезни. Он долго высмеивал советы жены обратиться к врачам по поводу своего странного состояния.

– Если бы они могли прописать мне вместо порошков и капель сто тысяч крон, – смеясь, говорил он, – то я, наверное, почувствовал бы себя значительно лучше. Микстура же мне никак не может помочь.

Однако в конце-концов врачи явились и подвергли больного серьезному обследованию. Диагноз был весьма неутешительный:

– Рак кишечника и в очень тяжелой форме.

Диагноз произвел ошеломляющее впечатление на окружающих, но не на самого больного. Смеясь над грустными заключениями врачей и над испугом жены, в январе 1913 года Лаваль отправился в Англию, едва почувствовав себя лучше! Это было время, когда торфяная установка в Ставше только что была закончена и Лаваль ожидал результатов, в успешности которых не сомневался.

Надо было только немножко поправить свои материальные дела, что он и надеялся сделать за границей. На торфяной установке в Ставше остался Генслинг, молодой, талантливый инженер, которому удалось впоследствии довести до конца начатое Лавалем дело.

Медаль в память Лаваля, выбитая Шведской инженерной академией в пятнадцатую годовщину его смерти

На Пильгатане было тихо. Старый Зундберг с несколькими еще нерассчитанными рабочими ждал со дня на день ликвидации и этих скромных мастерских изобретателя.

Лаваль увозил с собой последнюю свою работу: модель новой доильной машины, сконструированной теперь отчасти по принципу вакуума, отчасти по принципу механического выжимания и представлявшую собой остроумный, очень удобный и портативный аппарат, который быстро и легко раскрывался, устанавливался и затем складывался после работы.

На родине эта модель не нашла себе применения: скомпрометировавшие себя прежние доильные машины вызывали теперь такое недоверие ко всякого рода новым изобретениям в этой области, что Лаваль даже и не помышлял более о производстве этих машин в Швеции: даже Бернстрему, который в это время на развалинах «Лактокрита» усердно развивал производство собственных доильных машин «Альфа – Лаваль», удавалось только с величайшим трудом еще бороться с консерватизмом потребителей.

Правда, располагая огромными средствами, Бернстрем приобрел для «Сепаратора» большую молочную ферму в Гамре, которая должна была стать образцовым предприятием этого рода и рекламировать сепараторы, доильные машины и всю аппаратуру для молочного хозяйства, которую выпускал Бернстрем. Но дело это требовало времени. Лаваль же не мог ждать, когда Бернстрем возьмется продвигать его машину.

В это время предвоенный подъем мирового капиталистического хозяйства давал возможность капиталистам вкладывать в промышленность огромные средства, но Лаваль уже не смог воспользоваться благоприятной хозяйственной конъюнктурой.

Невероятные физические страдания заставили его вскоре вернуться в Швецию.

На этот раз он сам обратился за помощью к медикам. Консилиум пришел к заключению о необходимости операции. Лаваль согласился. Его немедленно перевезли в больницу и через два дня измученный болью и страхом смерти, который он ощутил впервые за свою долгую жизнь, он лег на операционный стол.

Питавший всегда отвращение ко всяким наркотикам, теперь он с удовольствием вдыхал сладкий запах хлороформа, избавлявший его от страданий и мучительных мыслей.

Операцию в полном объеме, как показало вскрытие, произвести было уже невозможно. Частичная операция, сделанная по необходимости и без всяких надежд на успех, не могла уже ничему помочь.

Лежа на своей белой, холодной койке, под пустым белым потолком, Лаваль понял, что жизнь кончается.

Когда Тюко Робсам, старый сотрудник и друг, навестил его в пустынной, тихой больничной палате, Лаваль, пожимая ему руку, сказал с горечью:

– Было бы трагично, если бы я умер именно теперь, когда у меня все готово, все ясно и успех несомненен…

Светлая вера в свой гений осталась в нем непоколебленной до последней минуты сознания.

Ночью 2 февраля 1913 года Лаваль умер.

Бесчисленное множество некрологов, статей и воспоминаний пытались наскоро оценить заслуги Лаваля как изобретателя и инженера, как вдохновителя шведской промышленности в период ее расцвета. Однако и до сего времени никто не дал еще полной истории жизни и деятельности этого изумительного человека.

Тень практических неудач, решающих в капиталистическом обществе судьбу человека, и до сего времени застилает от его соотечественников величественные черты гения, сквозившие в каждой работе Лаваля.