Лев Гумилевский - Русские инженеры

За последние годы в США и Англии вышли в свет две книги по паровозному делу — Джонсона и Филипсона, но в этих книгах нет и намека на теорию теплового процесса.

Правда, во время войны в немецком техническом журнале — органе общества инженеров — появилась серия статей о тепловой работе котла, но тут были использованы данные и формулы Сыромятникова.

Характерно, что когда Сергею Петровичу показали эти журналы, он лукаво усмехнулся и сказал:

— Ну и пусть их пробавляются старьем…

Сам он давно уже заменил эти формулы другими, более точными и простыми.

Почему же в продолжение целою столетия термодинамики и теплотехники всего мира не увидели явной необходимости рассматривать тепловой процесс паровоза как совершенно самостоятельный, а не уподоблять его тепловому процессу стационарных двигателей?

Невозможно ничем иным объяснить этот факт, кроме как консерватизмом мысли, устоявшимися теоретическими взглядами, рутиной.

Советский строй, Коммунистическая партия и Советское правительство создали для науки и ученых исключительно благоприятные условия. Наука в нашей стране служит народу и не имеет никаких других интересов, кроме интересов народа. Именно поэтому советская наука стала самой передовой наукой в мире, а советские ученые — открывателями новых, передовых, смелых путей в разрешении любых научных проблем.

Природное дарование, первоклассная школа, блестящие руководители и, более всего, новое положение науки в стране после Великой Октябрьской социалистической революции способствовали успешной творческой работе Сергея Петровича Сыромятникова, его выдающимся научным достижениям.

Никто до него не поставил своей задачей прежде всего изучить тепловой процесс в паровозе, чтобы затем перейти к разрешению вопроса о повышении коэффициента полезного действия паровой машины. Сергей Петрович, окончив курс училища в 1917 году, ставит перед собой эту задачу.

Он поступает на работу в организованный в 1918 году Экспериментальный институт путей сообщения НКПС, главными консультантами в котором были Н. Е. Жуковский и С. А. Чаплыгин. Этот институт, последовательно преобразовывавшийся в Научно-технический комитет и затем в Центральный научно-исследовательский институт по вопросам железнодорожного транспорта, следовал новым традициям советской науки, связывая научное исследование с требованиями практики. Здесь в течение 1918–1925 годов Сыромятников и создает в основном теорию и методику точного теплового расчета при проектировании паровозов, опираясь на лабораторный опыт и еще более на тот опыт, который он приобрел, участвуя в испытаниях всех наших новых паровозов. Когда на железнодорожном транспорте начиналась борьба со всяческими «нормами» и «пределами», эта борьба захватывает и Сергея Петровича. Защитники устаревших норм ссылались на технические соображения, будто бы препятствовавшие увеличению норм и расширению пределов. Сергей Петрович, участвуя в испытаниях новых паровозов, провел целый ряд опытов, показавших всю несостоятельность этих доводов.

Необычайная по глубине и тонкости наблюдательность Сыромятникова позволила ему составить себе полное и точное представление о тепловом процессе паровоза и прийти к заключениям, поразительным по своей широте и проникновенности. Термодинамические основы далеко не исчерпывают всех сторон теплового процесса, как, например, сжигание топлива, отдача тепла через стенки паропроводов и т. д. Если эти вопросы и были изучены в тепловых стационарных установках, работающих при постоянном режиме, то в условиях переменного режима эти звенья теплового процесса приходилось изучать заново, лишь в самой слабой мере опираясь на работы других. Какое бы отдельное звено этого процесса ни брал Сыромятников, — будь то горение или теплопередача, служебный расход пара или потери тепла, перегрев пара или тяга газов, — везде он находит все новые и новые детали, характеризующие тепловозный процесс паровоза и указывающие теоретические пути к повышению его экономичности.

Даже в тех вопросах, которые до Сергея Петровича уже изучались выдающимися термодинамиками, он находит «слабые места». Так, например, в вопросе передачи тепла через стенки топочной коробки и дымогарных труб известные термодинамики Редтенбахер и Ранкин рассматривали только случай передачи тепла от одного тела к другому исключительно путем соприкосновения.

«Между тем в действительности, — указывает Сыромятников, — теплопередача всегда совершается одновременно соприкосновением и лучеиспусканием, причем преобладающим в количественном отношении может оказаться и тот и другой способ. Так, например, в паровозном котле с внутренней топкой и дымогарными трубами в пределах топочной камеры теплопередача в подавляющей своей части протекает путем лучеиспускания раскаленного слоя газового факела, тогда как в дымогарных трубах этот способ передачи тепла почти отсутствует».

Это элементарное понятие из области теплопередачи не учитывалось исследователями. А оно ведет к практическому выводу, что при передаче тепла лучеиспусканием количество передаваемого тепла в гораздо более сильной степени зависит от температур источников, чем при передаче соприкосновением.

Если напомнить, что непосредственная практическая цель устройства паровых котлов заключается в осуществлении теплопередачи от газов к воде, то легко понять, сколь существенно важным является указание ученого для нахождения коэффициента теплопередачи.

Товарный паровоз серии «ФД».

Нет почти ни одного вопроса из рассмотренных в труде Сыромятникова, где автору не приходилось бы путем проводимого заново глубокого и тонкого анализа делать те или иные открытия. В решении этих сложных задач ему помогает огромная эрудиция во всех отраслях современного естествознания. Ведь, скажем, процесс горения для полноты анализа должен рассматриваться и как химическая реакция.

Раскрывая с исчерпывающей полнотой тепловой процесс паровоза с точки зрения самых последних достижений науки, Сыромятников в то же время очень далек от мысли оценивать использование паровоза только по его тепловой работе. Бесспорно, например, что форсировка котла ведет к некоторой потере топлива, так как тут нельзя добиться химически полного сгорания угля, но «экономичность работы паровоза должна рассматриваться с точки зрения ее конечного эффекта, — говорит Сыромятников. — Повышая форсировки паровоза, мы увеличиваем его мощность, скорости движения поездов, а следовательно, ускоряем оборот паровозов и вагонов, что при заданном грузообороте требует меньшего количества единиц подвижного состава. Меньшее же количество паровозов, обслуживающих данный грузооборот, требует и меньшего количества топлива, что в конечном счете ведет не к увеличению, а к уменьшению общего количества топлива, сжигаемого в паровозах».