Читать интересную книгу Статьи - Никола Тесла

Следовательно, до этого предела турбина выгодна для работы динамо-машины. При температуре пара двести градусов она наверняка даст экономию около двадцати трех процентов пара и десяти процентов топлива. Это, однако, не единственная выгода. Турбина, освобожденная от всех недостатков зубчатой передачи, способна без риска работать на более высоких оборотах, что повысит производительность и выходную мощность. Таким образом, путем применения умеренного перегрева и других несложных допустимых приемов она обретает способность производить на двадцать пять процентов больше энергии при том же количестве топлива, и одно это, несомненно, могло позволить электроприводу опередить своих конкурентов.

Передача механической энергии

В отношении энергии, передаваемой от турбины на гребной винт, может показаться, в свете вышесказанного, что зубчатая передача эффективнее на пять процентов. Это может быть в исключительных случаях, но не в обычном рабочем режиме. Отсюда берет начало ошибка тех, кто принимает результаты, полученные при постоянной нагрузке, за критерий при сравнении. Усовершенствование современных скоростных зубчатых передач было проявлением настоящей инженерной изобретательности. Это замечательное устройство, но оно в то же время имеет свои слабые места и недостатки. Поскольку потери на трение в нем практически постоянны в течение продолжительного периода эксплуатации, относительно большое количество энергии поглощается при малой нагрузке. Более того, зубчатая передача очень чувствительна к ударам и вибрациям, которые разрушают поверхностную масляную пленку, столь необходимую для бесперебойной работы. Вследствие этого, когда сила сопротивления подвергается частым и внезапным отклонениям от заданного режима, происходит большая потеря энергии. Замеры, которые я произвел на турбинах с зубчатыми передачами, показали, что если при стабильном расчетном режиме коэффициент полезного действия составлял девяносто шесть процентов, то при скачущей нагрузке достигалось не более девяноста процентов. Именно этого и можно ожидать на практике. Любой, кто слышал надсадно ревущий двигатель парохода в бурном море, не мог не заметить, как меняется поворотное усилие, когда судно испытывает бортовую и килевую качку и с трудом рассекает большие волны и преодолевает глубоководные течения. В ходе боевых действий корабль может попасть в подобные условия, о чем свидетельствуют недавние морские сражения, когда взрывающиеся снаряды вздымали огромные, как горы, массы воды. При таких обстоятельствах зубчатая передача очень не выгодна, в то время как электропривод в значительно меньшей степени реагирует на такие помехи. Таким образом, представление о том, что зубчатая передача передает больше первичной энергии на гребной винт, чем комбинация динамо-машины и мотора, в значительной степени иллюзорно. Существует достаточно доказательств, полученных и экспериментально, и путем логических умозаключений, что истина, разумеется, в обратном.

Преимущество электрического привода

Сопоставление эффективности работы гребного винта в передаче энергии вращения приводит к выводу, что она выше при использовании электрического привода, это всецело основано на лучшей приспособляемости и гибкости комплекса. Но есть более серьезные факторы, которые следует принять во внимание. Наличие электромагнитного поля между турбиной и винтом существенно снижает потери от ударов, вибрации, разгона двигателя и других помех, благодаря его упругой ударной вязкости и возможности стабилизации. Достигаемая таким способом экономия энергии при высокой скорости и в условиях бурного моря довольно значительна.

Экономичность при движении на крейсерской скорости является одним из наиболее желательных качеств боевого судна. Она проявляется при эксплуатации в обычном режиме, поскольку участие в сражениях редко и незначительно по времени. Злейшие противники электрического привода не отрицают, что его отличает именно это качество, на которое, главным образом, рассчитывает производитель, гарантируя снижение расхода горючего на 10–12 процентов по сравнению с механическим приводом. Последний признан безнадежно непригодным из-за неспособности подстраиваться к меняющейся скорости и неэкономичным в работе крейсерской скорости, в то же время первый легко поддается адаптации и экономичен в любых условиях.

Электрический привод обладает еще одним качеством, которое, возможно, окажется особенно полезным в бою, — это его способность выдерживать огромные перегрузки, не создавая рискованных ситуаций благодаря основному свойству соединения между турбиной и гребным винтом, о чем говорилось выше. Механический привод отличается жесткостью и неподатливостью, и любое возрастание напряжения, особенно внезапное, может вызвать аварию.

Экономия энергии

Что касается соответствующего вспомогательного оборудования и других механизмов, обслуживающих судно, на которые уходит приблизительно 20 процентов расходуемого горючего, весьма существенная экономия энергии будет получена в результате внедрения электрического способа. Кроме того, центральный блок питания поможет снизить другие потери — можно будет избавиться от многих вспомогательных приборов, и суммарная экономия существенно возрастет.

Но с военной точки зрения быстрота, удобство и точность работы в заданном режиме будут, вероятно, наиболее существенными из приобретаемых преимуществ. Путем нажатия кнопки можно немедленно выполнить любую операцию. В результате реверсирования двигателей судно, идя полным ходом, может остановиться, не затрачивая на маневр расстояние, превышающее длину судна. Появится возможность заставить судно выполнять все перестроения с необычайной скоростью, и будут выполняться маневры, о которых раньше никто не мог и подумать.

Защитники механического привода допускают курьезную ошибку в отношении веса. Вряд ли нужно утверждать, что сравнивать устройства очень разного характера и возможностей неразумно, если не абсурдно. Следует сопоставлять лишь такие, которые способны достигать идентичных результатов. Так вот, механический привод, соответствующий электрическому, должен состоять из четырех основных турбин с зубчатыми передачами, четырех реверсивных турбин той же мощности и восьми меньших приводных и реверсивных турбин для крейсерского хода. Это скопление сложных и не всегда достаточно надежных механизмов с их хитросплетением водных, воздушных и масляных труб, вентилей, насосов и приспособлений будет намного превышать по весу предлагаемый электрический привод и потребует также более тщательной структурной защиты, не говоря уже о других дефектах и недостатках.

Проблема веса

Следует, однако, заметить, что вес оборудования должен рассматриваться в его отношении к весу корабля. Один агрегат может быть тяжелее другого, но если он эффективно снижает вес топлива и другого груза, то из этих двух он фактически при всех условиях легче. Это в той же степени верно и в отношении стоимости. Сравнительные цифры ничего не значат. Проблема в том, оправдано ли вложение капитала в то, что предстоит осуществить. Уже достаточно сказано в доказательство того, что с учетом результатов, во всех отношениях равноценных, допуская, что они возможны, привод шестеренчатого типа, вопреки всем уверениям в обратном, будет более дорогостоящим.

Утверждение, что электрический привод является экспериментальным образцом и ненадежен в эксплуатации, выглядит наименее логичным из недоброжелательных высказываний. Во-первых, он с успехом применяется на ряде судов, и еще больше их находится в процессе производства. Он также доказал свою способность на более высокий КПД, чем любой другой тип привода. Но это совершенно несущественно. Уверенность в том, что на современном этапе все ожидаемые результаты будут реализованы, основывается не на нескольких демонстрационных опытах, а на многолетней работе с силовыми установками — с тех самых пор, как мой комплекс был введен в действие и остается рентабельным. Асинхронные двигатели суммарной мощностью десятки миллионов лошадиных сил используются сейчас во всем мире и работают безотказно.

Требования к крейсерам нового типа

Каждому крейсеру нового типа потребуется энергия, эквивалентная 180 000 лошадиных сил, которая, в случае необходимости, может быть выработана четырьмя блоками по 45 000 лошадиных сил. Турбины такой мощности уже созданы и сейчас работают. Динамо-машины с соответствующей выходной мощностью установлены на нескольких объектах и снабжают светом и энергией большие города и округа. Асинхронные электродвигатели мощностью 15 000 лошадиных сил выпускаются промышленностью и могут иметь любые желаемые габариты, так как из всех типов моторов этот наиболее прост и надежен. Уже давно сделаны расчеты всей установки, и она доведена до полного совершенства в мельчайших деталях. Это очень большой проект, но любая из фирм, имеющих соответствующие возможности, может реализовать его в короткие сроки. Даже не придется создавать новое оборудование. В отношении электропривода не существует ничего непроверенного или рискованного.