Лев Гумилевский - Русские инженеры
Ветряк ЦАГИ получил диплом первой степени. Им чрезвычайно заинтересовался начальник Бакинских нефтяных промыслов. Он предложил построить опытный ветряк для промыслов мощностью до 50 лошадиных сил.
Расчеты показали, что надо строить ветряк с крыльями в 14 метров. Это небывалое предприятие осуществляется уже без Сабинина, которому поручено было проектирование ветросиловой лаборатории ЦАГИ.
Осенью 1924 года началась сборка ветряка на нефтяной вышке в Баку. Руководил сборкой Красовский. Он сам вязал бревна для подъема наверх, первый лез туда, куда боялись лезть рабочие. Но рабочие, зараженные примером инженера, и сами скоро освоились с необычайной для них работой на большой высоте.
Все это время, пока строился ветряк, Красовскому пришлось вести аскетический образ жизни. Не было подходящего помещения для жилья, обстановки. Конструктор спал на голых досках, подстелив под себя газету и покрывшись солдатской шинелью, с которой он не расставался. И до сих пор рабочие бакинских промыслов помнят его в старой студенческой фуражке, в шинели, в крестьянских кожаных рукавицах, с мешком защитного цвета за спиной, в котором хранились папки с чертежами и расчетами.
В декабре 1924 года ветряк был собран, но еще без регулирующего устройства. Поэтому на ночь ветряное колесо закрепляли стальными канатами, чтобы ветряк «не ушел», если ночью поднимется ветер. Но вот однажды ночью разыгрался шторм необычайной силы; метель занесла железные дороги, движение поездов прекратилось. Ранним утром пешком, по пояс в снегу Николай Валентинович пробрался на промысел и увидел ужасную картину: ветряк был разрушен.
Делясь впечатлением, Красовский писал Сабинину:
«Под влиянием ураганного ветра и отсутствия регулирования ветряк оборвал восемь дюймовых стальных канатов и развил бешеную скорость, ветряное колесо не выдержало огромных центробежных сил и разлетелось на части, лопасти повисли на своих тягах».
Происшествие не лишило конструктора мужества. Наутро он принимается за работу, и через месяц коллектив восстановил ветряк и сдал его приемочной комиссии нефтепромыслов.
Ветряной двигатель, установленный в Балаклаве.
Успешная эксплуатация ветряка пробудила к нему огромный интерес в Крыму. Оттуда поступает заказ, и Отдел ветряных двигателей начинает проектировать мощную ветро-электростанцию с диаметром лопастей ветряка в 30 метров, с генератором переменного тока, работающим на общую электрическую сеть вместе с тепловой электроцентралью. Лопасти и стабилизаторы его уже проектируются не наугад, а на основании многочисленных экспериментов с самоустанавливающейся лопастью в аэродинамической трубе в Кучине. Не довольствуясь этим, отдел строит десятиметровую модель крымского ветряка и испытывает ее в ветросиловой лаборатории ЦАГИ, созданной к этому времени.
Ветросиловая лаборатория, сооруженная по проекту Сабинина в башне головной части Аэродинамической лаборатории ЦАГИ, представляла собой редкостный и оригинальный прибор для испытания различных ветряных двигателей.
Обратим внимание, что лаборатория предназначалась для испытания натуральных ветродвигателей, а не моделей, в естественных условиях, а не в трубе. Для установки двигателя сооружена была каменная башня в тридцать метров высотою. Показания измерительных приборов при таком положении пришлось перенести путем электрической передачи в отапливаемое помещение экспериментатора. В холодную погоду, не говоря уже о зиме, экспериментировать на сорокапятиметровой высоте при стойком ветре чрезвычайно трудно.
Лаборатория ставила себе целью исследование процессов, происходящих при работе ветряного двигателя как в воздушном потоке, так и в механизме самого двигателя. Кроме того, имелось в виду изучать и процессы работы тех агрегатов, для которых можно было пользоваться энергией ветра, прежде всего электрического генератора.
Работа ветродвигателя определяется скоростью ветра, скоростью вращения ветродвигателя и величиной крутящего момента, развиваемого ветряком. Для измерения этих элементов и проектировал свои приборы коллектив конструкторов под руководством Г. X. Сабинина. Тут все сплошь приходилось изобретать, выдумывать, конструировать вновь, опираясь на ничтожный, в сущности, опыт кучинской лаборатории.
На квадратной каменной башне помещалась стеклянная кабина экспериментатора, представляющая собой железобетонную конструкцию. В ней были сосредоточены регистрирующие приборы и управление. Отапливалась она электрическими печами: паровое отопление вести на такую высоту строители отказались.
На крыше железобетонной кабины, на ажурной железной башне в одиннадцать метров высотою был помещен трехлопастный ветряк ЦАГИ конструкции Сабинина — Красовского. Некоторое представление о сложности работ на такой высоте, связанных с установкой двигателя, может дать хотя бы такой факт: башня, несмотря на каменную кладку, заметно качается от ветра; в кабине это можно было заметить по графину с водой, по шнуру телефонной трубки.
Пускается ветродвигатель в ход при помощи рукоятки лебедки, устанавливаемой внизу, а далее ветродвигатель ЦАГИ самоуправляется: со стороны острой кромки каждой лопасти, подобно крылу самолета, прикреплены маленькие крылышки — стабилизаторы. Они-то, используя ту же энергию ветра, и ставят все три крыла в рабочее положение при любом направлении ветра. Они же позволяют двигателю развивать большее число оборотов, чем это задано конструктором.
Ветросиловая лаборатория ЦАГИ.
Скорость ветра измеряют электроанемометры. Это маленькие динамомашины, приводимые в движение небольшими четырехлопастными ветрячками. Электроанемометры укреплены на мачтах, расположенных около испытываемого двигателя. Ветер работает на динамомашину, и в кабине вольтметром измеряется напряжение, развиваемое динамомашинами, которое пропорционально скорости вращения динамо и скорости ветра.
Измеряет скорость ветра не один электроанемометр, а два. Они последовательно соединены электрическими проводами и расположены в разных точках вокруг двигателя. При такой схеме соединения вольтметр в кабине экспериментатора указывает среднюю скорость ветра из показаний обоих приборов. Таким образом, ослабляется влияние на показание приборов небольших вихрей, набегающих на какой-либо один прибор, а природный ветер всегда наполнен такими вихрями.
Приборы для измерения числа оборотов двигателя и крутящего момента на валу построены таким же остроумным способом. Показания их автоматически записываются самопишущими приборами. Ветродвигатель не гоняется зря: он вращает динамомашину, ток из которой направляется в городскую сеть.
В результате научно поставленного исследования двигателей в этой ветросиловой лаборатории ЦАГИ удалось сконструировать ряд ветродвигателей промышленного типа.
Двигатели мощностью от двух до десяти лошадиных сил пошли в серийное производство и нашли себе широкое применение в сельском хозяйстве и в местной промышленности. Ветряки ЦАГИ уже много лет безотказно работают на Дальнем Севере, вынося все тяжелые природные условия края и снабжая светом обитателей его в долгие зимние ночи.
Ветряной двигатель мощностью в сто киловатт, установленный в Крыму, показал полную возможность использования даровой энергии ветра в более широких масштабах. На месте древней генуэзской сторожевой башни советские строители воздвигли металлическую, на которой установили ветродвигатель. Он состоит из трех лопастей, надетых на три громадных трубчатых маха, которые связаны друг с другом металлической фермой, называемой «пауком», Надетые на махи, крылья образуют ветряное колесо, весящее около девяти тонн.
Ветер вращает это колесо, диаметр которого равен высоте восьмиэтажного дома, со скоростью тридцати оборотов в минуту. При такой скорости наружный конец лопасти движется со скоростью не менее ста восьмидесяти километров в час.
Этот самый большой в то время ветродвигатель в мире работал на генератор электрического тока, помещавшийся в кабине, и автоматически сам устанавливался в наивыгоднейшем отношении к ветру.
Позднее у нас был спроектирован, при постоянной консультации Г. X. Сабинина, ветродвигатель мощностью в тысячу киловатт для электростанции на Кольском полуострове. Диаметр этого великана — 50 метров.
В переводе на принятое для двигателей измерение мощности этот двигатель имеет мощность в тысячу двести лошадиных сил.
Нельзя сказать, что ветросиловая лаборатория ничего непосредственно не сделала и для авиации. Нет, и она заплатила, хотя и скромно, свой долг. На многих наших самолетах устанавливались испытанные в лаборатории особого типа ветрячки в качестве вспомогательных агрегатов, дававших электроэнергию для освещения и радиостанций самолетов.
