Джон О'Нил - Гений, бьющий через край. Жизнь Николы Теслы

«Дженерал электрик» развивала в то время турбину Куртиса, а «Вестингауз электрик энд мэньюфэкчуринг» развивала турбину Парсонса, и ни та, ни другая не проявила ни малейшего интереса к демонстрации Теслы.

На дальнейшее развитие его турбины в более крупных масштабах требовались большие деньги, а у Теслы не было тогда и небольших.

В конце концов ему удалось заинтересовать компанию «Аллис Чалмерз мэньюфэкчуринг» из Милуоки, специализировавшуюся на возвратно-поступательных двигателях, турбинах и другом тяжелом оборудовании. В своей типичной манере он показал себя на переговорах настолько недипломатичным и проявил такое непонимание человеческой натуры, что было бы гораздо лучше, если бы он вообще не смог договориться об эксплуатации турбины.

Инженер Тесла, проигнорировав инженеров «Аллис Чалмерз», обратился прямо к президенту компании. Пока готовилось техническое заключение о его предложении, он пошел в совет директоров и, прежде чем инженеры получили возможность высказать свое мнение, убедил его принять свой проект. Было продано три турбины. Две из них имели по двадцать дисков по 46 см в диаметре и были испытаны при давлении пара в 5,6 кг на см 2. На скоростях в 12000 и 10000 оборотов в минуту они развивали мощность в 200 лошадиных сил. Это та же мощность, какую выдавала модель Теслы 1911 года, диаметр дисков которой был в два раза меньше и которая работала со скоростью в 9000 оборотов и с давлением в 8 кг на квадратный сантиметр. Следующей была машина больших размеров с пятнадцатью дисками по 150 см в диаметре, рассчитанная на 3600 оборотов в минуту и номинальную мощность в 500 киловатт, или около 675 лошадиных сил.

Вот что, в частности, говорит по этому поводу Ханс Дальстранд, технический консультант отдела паровых турбин:

Мы также собрали паровую турбину на 500 кВт с частотой вращения в 3600 оборотов в минуту. Ее ротор состоял из пятнадцати дисков диаметром в 150 см и в 3 мм толщиной. Отделялись они друг от друга расстоянием приблизительно в 3 мм. Испытания проводились с подключенным генератором. Максимальный механический кпд этого агрегата составлял приблизительно 38% при работе с абсолютным давлением пара в 5,6 кг и с абсолютным противодавлением в 0,2 кг при 56° С перегрева на впуске.

При подъеме давления пара выше указанных величин механический кпд падал, а это значит, что в силу конструкции этих машин для получения максимальной эффективности при высоком давлении было необходимо иметь более одной турбины в серии. Эффективность небольших турбин Теслы сопоставима с эффективностью небольших активных турбин с частотами вращения, позволяющими непосредственно подключать их к насосам и другим механизмам. Ясно поэтому, что небольшая паровая турбина для работы с тем же кпд должна была работать с частотой вращения от 10000 до 12000 оборотов и соединяться с ведомым агрегатом через редуктор.

Кроме того, по своей конструкции турбина Теслы в смысле производственных затрат не может состязаться с малогабаритными активными турбинами. Довольно сомнительно также, что роторные диски в силу своей легкости и высоких нагрузок будут долговечными при постоянной работе.

Все вышесказанное точно так же относится и к большой турбине с частотой вращения в 3 600 оборотов. При ее разборке выяснилось, что диски значительно деформировались, и было высказано мнение, что если они будут работать и дальше, то очень скоро окончательно выйдут из строя. Газовую же турбину так и не собрали по той причине, что компания не смогла получить от г-на Теслы достаточную техническую информацию, чтобы составить хотя бы приблизительное представление о его замысле.

По-видимому, на этой стадии Тесла демонстративно бросил испытания. Но в Милуоки не было своего Джорджа Вестингауза, чтобы спасти ситуацию. Позднее, уже в двадцатые годы, автор спросил Теслу, почему он прекратил работу с «Аллис Чалмерз», на что тот ответил: «Они не стали бы строить турбины так, как я хотел», и больше не стал говорить об этом.

А «Аллис Чалмерз» впоследствии стала пионером в производстве газовых турбин другого типа, которые успешно работали долгие годы.

Хотя отчет Дальстранда звучит как суровый приговор турбине Теслы и показывает ее существенные недостатки, которых нет в других турбинах, но в действительности все совсем не так. В основном в нем дается, конечно, справедливая оценка результатов, но описание явных недостатков лишь с иной точки зрения освещает то, о чем и сам Тесла говорил еще при первых испытаниях, а именно, что, работая в одноступенчатом варианте, она использует лишь около трети энергии пара, и для использования остальной энергии она должна работать в соединении со второй турбиной.

Ей [турбине] придется подождать, пока ученые и инженеры не разработают материалы, способные выдерживать эти давления и скорости. Например, одна лопатка современной турбины, движущаяся со скоростью 960 км в ас, испытывает на себе центробежную силу в 40000 кг, которая стремится сорвать ее с лопастного колеса и вала… В этом бушующем аду лопатки под высоким давлением на одном конце турбины раскаляются докрасна, а всего в нескольких футах от них большие лопатки последних ступеней вращаются со скоростью 960 км в час под холодным ливнем — настолько быстро, что капли конденсированного пара режут, как песчаная струя.

В своем отчете Дальстранд говорит также о трудности с вибрацией в турбине Теслы, обусловливающей необходимость усиления дисков. Но о том, что данная трудность возникает во всех турбинах, отмечено позднее в буклете «Дженерал электрик», где сказано:

Вибрация раскалывала диски и колеса и выводила из строя турбины иногда в течение нескольких часов, а иногда через годы работы. Возникала она из-за извлечения огромной энергии из относительно легкого устройства — в некоторых случаях не менее 400 л.с. из лопатки весом всего лишь в полкило или килограмм…

С турбиной связаны четыре основные проблемы: высокие температуры, высокие давления, высокие скорости и внутренняя вибрация. А разрешить эти проблемы можно лишь с помощью научных исследований, инженерного искусства и производственного опыта.

Проблемы эти до сих пор ждут своего окончательного разрешения даже у тех производителей, которые выпускают турбины уже сорок лет. И то, что они выявились и в турбине Теслы, о чем говорил и он сам, никак нельзя считать окончательным приговором его изобретению на ранних стадиях его развития.

Слухи, гуляющие последние год или два в технических кругах, свидетельствуют о пробуждении нового интереса к турбине Теслы и о возможности того, что производители предложенных Куртисом и Парсонсом турбин могут использовать и его турбину для совместной работы с другими видами турбин. Появление новых сплавов, которые почти полностью удовлетворяют требованиям механической прочности в условиях высокой температуры и огромных нагрузок, во многом способствует такому повороту событий.