Приключения изобретений - Александр Ивич
И тут, по дороге наверх, глинистый раствор совершает четвёртую, очень важную работу. Оседая на стенках скважины, он как бы штукатурит их. Это нужно, чтобы порода не осыпалась со стенок вниз, не засоряла скважину.
Инженер Капелюшников придумал для глинистого раствора пятую работу: вращать колесо крохотной турбинки, опущенной в скважину, к долоту. Это было замечательное изобретение: использовав принцип турбины, Капелюшников создал двигатель, который может поместиться в самой узкой скважине.
Скоро всё же оказалось, что изобретение несовершенно: Капелюшников нашёл верный принцип двигателя для нефтяных скважин, но турбинку надо было переделать.
Дело было вот в чём. Раствор подаётся в скважину под большим давлением и проходит сквозь турбинку со скоростью до пяти километров в минуту. А в глинистом растворе всегда есть крупинки песка. Они, двигаясь с огромной скоростью, так сильно ударяли в колесо турбинки, что быстро разрушали его. И через несколько часов турбинка выходила из строя. Замечательное изобретение оказалось под угрозой, никак не удавалось победить неожиданное препятствие.
Нередко превосходно задуманные изобретения так и гибнут из-за обстоятельств, которые обнаруживаются, когда новая машина уже построена и пущена в ход. Какой-нибудь «пустяк», которого и предусмотреть было нельзя, сводит на нет всю многолетнюю работу изобретателя.
На этот раз с препятствием справились. Но для этого понадобилось ещё около двадцати лет работы!
Советские инженеры добились успеха, построив турбинку, в которой было не одно колесо, а девяносто шесть крохотных колёс. Почему это спасало положение? Давление, под которым накачивается глинистый раствор, теперь распределялось на все колёса. Песок не ударял так сильно в лопатки колеса и не разрушал их. Турбина получилась достаточно мощная, чтобы с огромной скоростью вращать долото, и притом прочная.
Вот как неожиданно был использован принцип турбины.
Теперь у нас изобрели и другой двигатель для нефтяных скважин – электробур. Но пока больше пользуются турбобуром, и пользуются этим советским изобретением во всём мире.
БОРЬБА ЗА ДЕШЁВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Долой котёл и топку!
Паровая машина сдалась турбине без боя. Где ей было тягаться – и мощь не та, и прожорлива.
Но это было уже в конце XIX века – тогда в промышленно развитых странах появились большие заводы, которым нужно было много энергии. Им понадобились мощные электростанции с паровыми турбинами.
А немного раньше паровой машине пришлось выдержать другое сражение и тоже отступить с большим уроном.
Дело в том, что паровой машиной были недовольны не только крупные потребители энергии – владельцы заводов и фабрик. Мощных заводов в то время было ещё гораздо меньше, чем небольших мастерских. Именно в них тогда изготовлялась большая часть вещей, нужных людям, да и многие машины, приборы. Таких мастерских было много тысяч в каждой европейской стране. Пока их не выручил электрический ток, трудно было мастерским добывать энергию для нескольких станков, составлявших всё их оборудование. Ведь паровая машина, вдобавок ко всем неудобствам, громоздка, требует отдельного помещения да ещё склада для топлива. Ну, а совсем маленьким мастерским, с двумя-тремя станками, и вовсе не годилась паровая машина – слишком дорого обходилась бы энергия.
Многие изобретатели задумывались, как бы создать двигатель не очень мощный, но зато небольшой, удобный для мастерских.
Для того чтобы уменьшить размер двигателя, нужно было прежде всего освободить его от котла и топки. Но, значит, и от пара? Да! От паровой машины надо оставить только цилиндр с поршнем. Поднимать поршень нужно не паром, а другой силой, добыть которую можно было бы проще, чем пар, – без кипячения воды.
Это пробовал сделать ещё Дени Папен в XVIII веке. Помните его попытку поднимать поршень взрывом пороха в цилиндре? Сжигание топлива (пороха) происходит в самом цилиндре. Значит, изобретённая Папеном машина – это двигатель внутреннего сгорания.
Да и Папен ли первый это придумал? В такой форме – первый. Но вспомните пушку – она ведь уже существовала в то время. Ствол орудия – это цилиндр. А ядро или снаряд, который выталкивается взрывом пороха, – это тот же поршень, только он не возвращается обратно в цилиндр, а улетает в пространство.
Пороховая машина Папена оказалась непрактичной. Он от неё отказался и решил для подъёма поршня использовать пар.
Но вот что интересно: за триста лет до Папена великий итальянский художник Леонардо да Винчи предложил построить пушку, ядро которой выбрасывается из ствола… силой пара!
Видите, какие неожиданности встречаются в истории технических идей. Леонардо, когда уже существовали пороховые пушки, был потрясён открывшейся ему мощью пара, в то время ещё неведомой миру. Он писал про свою пушку: «Когда видишь силу этой машины и слышишь шум, производимый паром, можно подумать, что присутствуешь при чуде». Леонардо предлагал построить и паровую машину для сверления металла, и многие другие. Иначе говоря, он понял, какую огромную роль должна сыграть сила пара в будущем, но не мог на уровне техники XV века правильно определить, как лучше всего эту силу использовать.
А Папен, зная мощь пороховых газов, выбрасывающих снаряд из пушки, думал использовать эту силу для создания двигателя и только после неудачи напал на мысль о паре.
В другой главе вы прочтёте, что через два века после Папена снова возникла мысль об использовании пороха как двигателя. На этот раз для космических ракет.
Но вернёмся к двигателям внутреннего сгорания. Для того чтобы создать их, изобретателям предстояло решить, какое топливо, сгорая в самом цилиндре, даст достаточно расширяющихся газов, чтобы приводить в движение поршень. Порох не годится, пар хорошо работает, только если производить его не в цилиндре, а в отдельном котле – это доказали изобретатели XVIII века.
Но подходящее топливо уже было. Французский инженер Филипп Лебон сделал в конце XVIII века интересное открытие. Он как-то грел в сосуде древесные опилки и заметил, что они выделяют газ. Когда он поднёс к сосуду огонь, газ вспыхнул. Тогда Лебон продолжил опыт, стал прогревать без доступа воздуха каменный уголь. Оказалось, что он тоже выделяет горючий газ.
Это открытие положило начало производству светильного газа. В 1801 году впервые большой дом в Париже был освещён газовыми светильниками. Вот как давно это было – когда только родилась на свет паровая машина. Никому тогда не могло прийти в голову, что газовые светильники грозят гибелью только что начавшей набирать силы и завоёвывать мир паровой машине.
Но до этого ещё
