Лев Гумилевский - Создатели двигателей
Вал турбины Рато.
Турбина Рато имела немало преимуществ перед турбинами Парсонса и Лаваля. Однако конструкторское бюро Рато и его маленький завод не скоро получили заказы.
Когда в 1902 году Рато установил свою первую турбину на каменноугольных копях в Брюа, он сознавался одному из своих приятелей:
«Директор копей не очень-то уверен, что сделал выгодное дело! Он согласился на это только из уважения ко мне».
Первый период исключительно практической деятельности Рато, после десятилетней профессуры в Сент-Этьенне продолжался четыре года: за это время он разработал конструкцию турбины нового типа, положил начало серийному производству этой турбины, сделал первые установки на производстве, выпустил первые турбовентиляторы своей системы и, наконец, создал тепловой аккумулятор. Это изобретение имело крупное значение для развития турбостроения и, главное, указало практический путь для разрешения одной из основных проблем энергетической техники — наибольшего использования теплотворной способности топлива.
Горный инженер, представлявший собой редкостное соединение больших знаний и практического опыта, Рато, конечно, не мог не заметить, посещая рудники, что шахтные подъемные паровые машины работают без конденсаторов, выпуская отработавший пар на воздух. Из-за неудобств, связанных с установкой конденсатора, подобным же образом работали прокатные машины, паровые молоты, воздуходувки.
Общий вид турбины Рато.
Этот выбрасываемый на воздух пар не давал спать молодому инженеру. При наличии турбин, решил он, отработавший в паровой машине пар возможно и выгодно использовать в паровой турбине с конденсатором, которая может работать паром низкого давления.
Что могло мешать осуществлению этой простой идеи? Затруднение состояло в том, что паровые машины такого рода работают неравномерно, давая то много, то мало отработавшего пара, в то время как турбине нужен равномерный приток пара, особенно если она вращает генератор электрического тока.
В противоположность Лавалю, решавшему задачи, в которых было слишком много неизвестных, и вследствие того часто терпевшему неудачи, Рато, как истый математик, прежде всего стремился правильно ставить задачу. Разрешение ее при достаточном количестве данных не представляло труда.
Практическое решение вопроса, вставшего перед ним в рудниках, сводилось к тому, чтобы между турбиной низкого давления и паровой машиной установить аккумулятор. Аккумулятор запасал бы излишнюю теплоту отработавшего пара во время усиленной работы и отдавал бы ее турбине в периоды слабой работы паровой машины. При наличии такого аккумулятора пар, неравномерно поступающий из машин, должен пойти в турбину совершенно равномерно.
Такой аккумулятор и построил Рато. Он представлял собой железный резервуар, наполненный внутри чугунными сосудами с водой. При избытке пара чугун и вода отнимали у него теплоту, и часть пара конденсировалась в воду. При недостатке пара из машин давление в аккумуляторе падало, точка кипения, естественно, понижалась, часть воды превращалась в пар, и этот пар прибавлялся к отработавшему пару, проходящему через аккумулятор в турбину.
Аппарат был рассчитан так, что запаса теплоты хватало на обычные периоды остановки или слабой работы паровых машин, продолжающихся не более одной-двух минут. Если машины останавливались на больший срок, в аккумулятор автоматически добавлялся свежий пар непосредственно из котла.
Тепловой аккумулятор давал возможность предприятиям с переменным расходом пара значительно повысить использование теплотворной способности топлива.
Сначала предложением Рато воспользовались судостроители. Они начали сооружать на судах комбинированные установки паровых двигателей и турбин. Первым судном подобного типа был пароход «Отаки», вслед за которым был построен еще ряд таких судов. К ним принадлежали известные трансатлантические гиганты «Титаник» и «Олимпик». Все эти суда строились по такой системе: два внешних гребных вала приводились в движение паровыми машинами, а средний вал обслуживался паровой турбиной. В турбину подводился отработавший в паровых двигателях пар, имевший при поступлении сюда давление в две атмосферы. Из турбины он шел в конденсатор.
«Титаник» несколько лет спустя погиб в Атлантическом океане, столкнувшись с плавучей льдиной огромных размеров. Разумеется, в этой катастрофе система его машин нисколько не повинна.
Как ни велико было значение практической деятельности Рато, она не принесла ему материальных выгод за эти годы. Основанные им предприятия не могли существовать, опираясь на одно «уважение» заказчиков к имени ученого и его авторитету. К тому же сам Рато почувствовал необходимость вернуться к теоретическим исследованиям. Все эти обстоятельства заставили его занять кафедру промышленной электротехники в Парижской высшей горной школе и возвратиться к профессуре.
По-прежнему он оставался блестящим лектором и оказывал на слушателей огромное влияние. Секрет влияния заключался еще и в том, что Рато видел в своих учениках будущих работников отечественной промышленности и относился к ним скорее как к сотрудникам своего предприятия, нежели как к случайным слушателям, будущее которых его не касается. Он был особенно внимателен к обращавшимся к нему за помощью студентам, и они платили ему привязанностью, столь несвойственной вообще отношениям, существовавшим между профессурой и студенчеством казенных школ.
Вернувшись к научной и педагогической работе, Рато, конечно, не оборвал своей связи с промышленным и деловым миром. Кое-как собственные его предприятия развивались, хотя скорее они напоминали опытные мастерские, чем коммерческие учреждения. Здесь Рато осуществлял одну за другой конструкции разных турбомашин. Из них наибольшее значение имел для промышленности сконструированный им турбокомпрессор, заменивший на предприятиях прежние громоздкие воздуходувные поршневые машины. Здесь, как и в его вентиляторе, быстроходность турбины была основным достоинством. Верный своему практическому чутью и пониманию природы, Рато применял турбомашины лишь там, где турбина естественно сливалась с исполнительным механизмом, требовавшим большого числа оборотов.
«Счастлив только тот, — говорил Рато, — кто исполнил свое назначение!»
Свое собственное назначение он видел в реализации огромных знаний и теоретических заключений. К исполнению этого назначения он стремился всю жизнь. Увидев, что профессура мешает ему выполнять свое назначение, он вышел в отставку и всецело занялся прикладной техникой.
Рато быстро стяжал репутацию выдающегося ученого-инженера. Вскоре он приобрел в этом мире огромный авторитет. Он был новым типом предпринимателя-ученого, одинаково легко разбирающегося и в практических нуждах промышленности и в подготовленности прикладной техники для удовлетворения этих нужд. Сам он не имел средств для организации большого дела, но в эпоху предвоенного подъема очень многие французские капиталисты готовы были объединить свои интересы с маленькими предприятиями Рато и, главное, с его капиталом в виде патентов и изобретательских способностей.
Так возникло в Ля-Курневе, близ Парижа, «Общество Рато», располагающее и до сего времени крупнейшими машиностроительными и турбостроительными заводами.
Живой, общительный человек, Рато широко использовал залы различных научных обществ для своих выступлений. Они заменили ему школьные аудитории.
Но особенное значение получила общественная деятельность Рато во Франции во время первой империалистической войны. В эти годы ко многим его титулам и почетным дипломам ему было прибавлено звание «великого француза».
Свободный от всяких военных обязанностей, Рато добровольно явился во время мобилизации в Сент-Этьенн и выразил готовность работать в военной промышленности. Его назначили управляющим делами Комиссии по усилению военной мощи Франции. Вскоре Рато предложил модель тяжелого снаряда, имевшего при взрыве весьма значительный радиус так называемого «полезного действия». Этих снарядов французские заводы выпустили свыше четырех миллионов штук. Затем Рато реализовал замечательное изобретение, обеспечившее французской авиации колоссальное превосходство, — именно «наддув» в двигателях внутреннего сгорания. Дело в том, что на большой высоте, на которой иногда должны двигаться самолеты, особенно военные, разрежение воздуха очень значительно. Такого воздуха оказывается недостаточно для нормальной работы двигателя при обычном способе засасывания, вследствие чего мощность двигателя резко снижается. Рато направил отходящие из двигателя газы в небольшую газовую турбину, которую соединил с компрессором. Этот турбокомпрессор подавал в цилиндры воздух в сжатом виде, и таким образом двигатель на любой высоте питался нормально.
