В архиве умершего в 1950 году В. П. Ветчинкина мы обнаружили трогательный документ А. Г. Уфимцева, в котором он заявляет во избежание всяких недоразумений, что творческое содружество его с Владимиром Петровичем было столь тесным, столь взаимопрочным, что оба они являются соавторами изобретения в полном смысле этого слова.
Оба они согласились на том, что для успеха ветряка прежде всего необходимо отказаться от электрического аккумулятора, и совместно стали решать вопрос о том, чем его заменить.
Это оказалось возможным осуществить благодаря изобретенному Уфимцевым совершенно оригинальному «инерционному аккумулятору», который выполняет ту же выравнивающую роль, как и электрический, но изготовляется из широко распространенного материала — железа или стали — и обладает перед электрическим целым рядом преимуществ: огромной приемистостью, меньшим весом, простотой ухода, долговечностью и высоким коэффициентом полезного действия.
Инерционный аккумулятор представляет собой усовершенствованный маховик с очень малым трением в опорах и с защитой от потерь на сопротивление окружающего воздуха. При небольшой емкости, запасая энергии на 5—20 минут работы станции, он позволяет брать от ветряка в выравненном виде среднюю мощность наличного ветра.
При мастерской Уфимцева конструкторам удалось построить опытно-показательную ветроэнергетическую станцию ВЭС небольшой мощности.
Ветродвигатель Курской ВЭС — трехлопастный, быстроходный, диаметром 10 метров, с цельноповоротными лопастями хорошей аэродинамической формы, рассчитанными по «Вихревой теории гребного винта» Жуковского. Изменение угла наклона лопастей к плоскости вращения выполняется рукояткой из машинного отделения. При сильных порывах ветра лопасти постепенно входят в нерабочее положение, отчего ветряк либо уменьшает число оборотов, либо останавливается. Ветродвигатель устанавливается в направлении ветра при помощи хвоста, находящегося на специальной ферме, поворачивающейся на шариковых подшипниках.
Благодаря удачной конструкции механизмов и хорошему укрытию трущихся частей от непогоды курский ветродвигатель проработал два десятилетия, не имея ни аварий, ни ремонтов. Инерционный аккумулятор сделал за время своей работы более миллиарда оборотов.
Инерционный аккумулятор позволяет Курской станции, в отличие от станций, работающих только при скоростях ветра 4 метра в секунду и выше, работать уже при скорости ветра в 2,5 метра в секунду. Это объясняется тем, что ветер даже в пределах небольшого отрезка времени меняет свою скорость, а при уменьшении скорости ветродвигатель без аккумулятора останавливается и выбивается из выгодного режима работы. Инерционный же аккумулятор легко покрывает все кратковременные недостатки мощности ветродвигателя, который поэтому сохраняет свое число оборотов почти неизменным.
В штилевые дни ветряк не работает, но таких дней бывает, как показали многолетние наблюдения, три-четыре в месяц.
Надо отметить, что башня, ветряк, хвостовая ферма и другие детали ВЭС конструктивно настолько просты, что могут быть сделаны и не в заводских условиях. Башни можно делать и из дерева. Известную техническую трудность в местных условиях представляет инерционный аккумулятор. Здесь нужна помощь завода, обладающего крупными станками, способного осуществить прессовую посадку деталей на вал аккумулятора.
Ветряная энергия может быть использована у нас в очень широких размерах благодаря разнообразию типов ветряных двигателей, разработанных другими учениками Жуковского.
Особенное значение имеют в этом деле теоретические исследования Г. X. Сабинина и конструкторская неутомимость Н. В. Красовского.
В творческой истории заслуженного деятеля науки, лауреата Сталинской премии профессора Григория Харлампиевича Сабинина есть нечто достойное не только внимания, но и исследования. Редко приходится встречать человека, в котором бы так естественно сочетались теоретик и практик, мыслитель и художник, в котором бы так последовательно и естественно развивалось инженерное дарование, покоящееся равно на знаниях и конструкторском опыте.
Маленький Сабинин еще плохо разбирал слова в книге, когда его брат уже читал Жюля Верна. Читалась книга вслух, и младший брат слушал, стараясь понять, что такое «гребной винт» подводного судна капитана Немо.
Потом мальчика отдали в Белевскую прогимназию. Летом он жил у бабушки в деревне и строил модель молотилки с помощью перочинного ножа. Модель выглядела не слишком изящно, но она действовала, как действовали потом звонки, лейденские банки, динамомашины, которые он сооружал в Москве, перейдя в Московскую классическую гимназию.
Классицизм в виде «Метаморфоз» Овидия и «Речей» Цицерона, изучаемых в подлиннике, плохо ложился в голову юноши, но в математике и физике он был полным хозяином, и его товарищи считали неопровержимым доводом в свою защиту, когда говорили: «Этого даже Сабинин не знает!»
Еще с большим правом, глядя на какой-нибудь сложный прибор, они могли бы сказать: «Этого даже Сабинин не сделает!» На самодельном токарном станке, располагая совершенно примитивным инструментом, наспех приготовив уроки, до поздней ночи точил он детали, собирал, пробовал самые разнообразные электрические приборы, и все это с таким искусством, точностью и изяществом, что и теперь, сорок пять лет спустя, глядя на оставшийся от тех времен какой-нибудь амперметр, он переводит глаза на свои руки, как на отдельные от него самостоятельно действующие существа, и говорит:
— Руки у меня всегда жаждали дела!
Прибор радовал сердце юноши сам по себе, еще без мысли о том, чему он служит. Так радует вас лес, поле, река, без всякой связи с тем, что они нас обогревают, поят, кормят.
С этой страстной приверженностью к механизму, к машине, к конструкции Сабинин в 1904 году, кончив гимназию, поступил в Московское высшее техническое училище на механическое отделение. Революционные события 1905 года отвлекли студенчество от занятий, высшие учебные заведения пустовали. Сабинин читал, работал на заводе, проходя практику, и только в 1908 году возвратился к занятиям в училище.
Когда возник воздухоплавательный кружок, Сабинин немедленно вошел в него и быстро сошелся с товарищами по кружку.
Первой самостоятельной работой кружка была постройка геликоптера по проекту Бориса Николаевича Юрьева, ныне академика. Геликоптер Юрьева демонстрировался на второй Международной выставке воздухоплавания в 1912 году и получил золотую медаль.
Надо сказать, что в те времена не только не был твердо решен вопрос о том, чему отдать предпочтение — аэростату или аэроплану, но и представлялось неясным, какой из летательных машин тяжелее воздуха принадлежит будущее в летном деле: геликоптеру, ортоптеру или аэроплану. Первый получает свою подвешивающую силу действием винта, второй — ударами крыльев и третий — от несущей по горизонтальному направлению наклонной плоскости.
Опыты со всеми этими типами машин не позволяли еще прийти к твердому решению. Более или менее выяснилась лишь безнадежность попыток, с ортоптерами, приводимыми в действие силами человека. Для того чтобы действовать крыльями, по расчету Н. Е. Жуковского человек должен был быть в семьдесят два раза сильнее, чем он есть.
Но Жуковский правильно говорил, что человек полетит, «опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума».
Б. Н. Юрьеву удалось решить четыре основные задачи, затруднявшие конструкторов геликоптеров: проблему поступательной скорости, задачу безопасности спуска геликоптера в случае остановки мотора, вопрос управляемости геликоптера в полете и, наконец, проблему достаточной грузоподъемности.
В процессе работы над геликоптером молодой конструктор произвел с товарищами массу опытов и нашел, что благодаря самовращению винтов геликоптер может планировать. Впоследствии он предложил особый механизм — «автомат-перекос» — для управления аппаратом, применяемый и теперь во всех геликоптерах. Главное же — надо было рассчитать для геликоптера винты: поддерживающий машину в воздухе и боковой, дающий ей поступательное движение.
Сколько-нибудь правильной, а тем более применимой к винту теории тогда не было. В то время существовало два теоретических представления о работе гребного винта: одно — винт движется в неподвижном воздухе; другое учитывало подсасывание воздуха, производимое винтом, что было правильнее, но эта теория не давала своей формы лопастей.
Невозможно было взять за образец и один из существующих самолетных винтов, так как геликоптерный винт существенно отличается от них режимом работы.
Таким образом, перед Юрьевым стояла трудная задача: надо было решить целый ряд вопросов, связанных с постройкой геликоптера, его конструкции, прочности, теории.