российские создатели двигателей


СОЗДАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЕЙ

Двигатель — сердце машины. Двигатели заставляют тепловозы мчать тяжелые составы, блюминги — прокатывать сгаль, станки — резать, штамповать, выдавливать металл. Они посылают нам электрическую энергию — словом, приводят в действие весь сложный и многообразный мир техники.

«Всякая развитая совокупность машин... — писал Маркс в «Капитале», — состоит из трех существенно различных частей: машины-двигателя, передаточного механизма, наконец машины-орудия, или рабочей машины. Машина-двигатель действует как движущая сила всего механизма. Она или сама порождает свою двигательную силу, как паровая машина, калорическая машина, электромагнитная машина и т. д., или же получает импульс извне, от какой-либо готовой силы природы, как водяное колесо от падающей воды, крыло ветряной мельницы от ветра и т. д.».

История создания и совершенствования двигателей во всем их многообразии занимает очень большое место в мировой технике. Изобретениями в этой области, сделанными русскими техниками, по праву гордится наш народ.

ВЕЛИКИЕ ГИДРОТЕХНИКИ

Бетонные плотины перегораживают наши реки. Тысячи тонн воды, устремляясь в турбины, приводят в движение генераторы электрического тока. Ток расходится по проводам на сотни, а порой и тысячи километров, питая энергией фабрики, заводы, города и колхозы.

Выполняя ленинский план электрификации страны, советский народ под руководством Коммунистической партии возвел тысячи больших и малых гидроэлектростанций.

Созданы такие гиганты, как Щербаковская и Мингечаурская ГЭС. Вступили в строй Цимлянская ГЭС, Камская ГЭС, Усть-Каменогорская

Водяные колеса.

гидроэлектростанция на Иртыше. Вступают в строй волжские гидростанции — Куйбышевская и Сталинградская. Мы строим сейчас крупнейшие в мире Братскую и Красноярскую ГЭС.

На базе высокой техники нового, социалистического общества мы создаем замечательные гидротехнические сооружения, используя здесь многовековой опыт строителей водяных сооружений. А опыт этот богат и многосторонен, Еще в глубокой древности русские «водяные мастера» славились своим искусством.

В 1926 году молодая Наша страна праздновала пуск первенца плана ГОЭЛРО — Волховской гидроэлектростанции. Мало кто знает, однако, что четыреста лет назад на реке Волхове уже трудились «водяные люди», перегораживая ее бурное течение плотиной.

В 1528 году, как повествует четвертая Новгородская летопись, некий «Псковитин, светогорского мельника человек», предложил «мельницу поставить, где искони не было, на славной реке, на Волхове».

В короткое время на бурной реке была возведена плотина. Поставили колеса, жернова, и «камень нача и вертится, тако видети кабы ему и молоти».

Почти за полтысячи- лет до наших дней люди заставили работать на себя могучее течение Волхова.

Позже, в XVIII веке, в России насчитывались уже сотни промышленных предприятий, работавших в основном от водяного двигателя. Многие плотины, воздвигнутые русскими строителями, были замечательными сооружениями.

Самые выдающиеся деятели отечественной науки уделяли большое внимание гидротехнике. Достаточно указать, например, на то, что Михаил Васильевич Ломоносов, руководивший в 1754 году строительством Усть-Рудицкой фабрики цветного стекла, лично проектировал гидроустановку для фабрики.

Эта установка состояла из трех вододействующих колес, каждое из них имело свое назначение: одно приводило в действие лесопилку, другое — шлифовальный стан, третье — мельницу.

Здесь же великий ученый проводил опыты по изучению действия текущей воды. Переписываясь с Леонардом Эйлером, Ломоносов сообщал ему о том, чго исследует, «как текущая по наклонению вода течение свое ускоряет и с какой силою бьет».

Большой вклад в теорию движения жидкостей внесли петербургские академики Даниил Бернулли и Леонард Эйлер.

Долгое время развитие промышленности опиралось главным образом на водяной двигатель. Вершиной в развитии техники водяных колес были знаменитые подземные гидросиловые установки водяного мастера Козьмы Дмитриевича Фролова, построенные им на алтайских заводах в середине XVIII века.

Козьма Дмитриевич Фролов родился на Урале. Как многие из «мастерских детей», о-н был послан на учебу в горнозаводскую школу. По окончании ее он долго работал сначала на Урале, затем в Карелии, стал знатоком горнозаводского и водяного дела. Позже был он направлен на Алтай, на серебро- и золотодобывающие заводы, где деятельность его развернулась во всю силу его таланта.

На реке Корбалихе в 1763—1765 годах русский гидротехник соорудил гигантский силовой каскад, где отведенные в подземный канал воды

Подземный водяной каскад Козьмы Фролова —

грандиознейшая силовая установка прошлого.

реки последовательно использовались на трех предприятиях, таким образом много раз совер' шая полезную работу.

Козьма Дмитриевич Фролов превратил водяной двигатель в центральный, главный двигатель предприятия: от него работали не только все механизмы, но и внутризаводской транспорт.

Завод Фролова, приводимый «в совершенное действие водяною силою», был предшественником современных, полностью механизированных заводов.

Вагонетки перемещались по рельсовому пути с помощью канатов, которые наматывались на специальные барабаны, соединенные с двигателем.

Предприятие Фролова на Корбалихе работало долго и выплавляло много драгоценных металлов.

За один лишь 1766 год оно дало больше 674 пудов серебра и свыше 21 пуда золота.

И если необыкновенное сооружение алтайского водяного мастера было со временем забыто, виноват в этом крепостнический строй, стремившийся подавить в стране интерес и внимание к отечественным достижениям.

Еще более грандиозным было второе гидротехническое сооружение Фролова — подземная гидроустановка Змеиногорского рудника.

Историки при обзоре крупнейших гидросиловых установок XVIII века останавливаются обычно на двух сооружениях. Первым они считают лондонскую городскую водокачку, некогда стоявшую на Темзе. Там, в пролетах между опорами моста, были установлены огромные водяные колеса. С помощью их приводились в движение насосы, поднимавшие воду на башню водокачки. Оттуда вода растекалась по кварталам города.

Профиль Змеиногорской плотины (вверху) мало чем отличается от профиля современных земляных плотин — Ольховской (Донбасс) и Терской (Кавказ).

В качестве второго примера приводят обычно гидроустановки в Марли. Водой из реки Сены они питали фонтаны Версаля — летней резиденции французских королей.

Это была действительно гигантская и очень сложная система, состоявшая из 14 водяных колес диаметром в 12 метров. Колеса приводили в движение группу из 235 насосов, ступенями подававших воду на высоту свыше 160 метров. Отсюда вода под большим естественным напором расходилась к дворцовым фонтанам.

Исследование и изучение подземных гидроустановок, построенных Фроловым на Змеиногорском руднике, показывает, что установки в Марли, обслуживавшие фонтаны, не могут идти в сравнение с грандиозными промышленными установками русского мастера.

Даже трудно представить себе весь этот сказочный подземный мир машин колоссального размера и необычайной формы. Мир, созданный волей и трудами талантливого изобретателя: огромные подземные камеры высотою в 21 метр, где вращаются деревянные колеса диаметром в пятиэтажный дом; длиннейшие подземные коридоры и галереи, где под грохот и плеск падающей воды движутся могучие тяги и рычаги.

Нельзя не восхищаться исполинским размахом создания русского гидротехника.

Он не только развил все лучшее, что можно было почерпнуть из техники своего времени, но и обогатил ее новыми изобретениями.

Как же работала гигантская установка? Созданная под руководством Фролова и сохранившаяся до наших дней Змеиногорская восемнадцатиметровая плотина поднимала воду реки и направляла ее по каналу на силовой каскад. Интересно отметить, что плотина эта, возведенная почти за двести лет до нашего времени, имеет почти тот же профиль, что и современные земляные плотины.

Поднятая плотиной вода вращала колеса лесопильной установки и затем устремлялась под землю. Подземный водяной поток сначала приводил в действие колеса рудоподъемной машины Екатерининской шахты. Дальше он катился вновь по подземной галерее к семнадцатиметровому колесу водоподъемного механизма той же шахты, заставляя гигантские колеса вращаться. Отработавшая напорная вода мчалась опять-таки под землей к рудоподъемнику Вознесенской шахты — колесу шестнадцатиметрового диаметра. Оно приводило в движение целую систему насосов и устройств для подъема руды.

Таким образом, вода пробегала под землей

Титанические водяные колеса диаметром в пятиэтажный дом вращались в подземных залах.

расстояние более двух километров, отдавая по пути свою энергию многочисленным механизмам рудников.

В те годы, когда еще не было ни паровых машин, ни электричества, способного передавать энергию на любое расстояние, и машины вынуждены были жаться к водяному колесу, Фролов значительно уменьшил зависимость машин от «водяной силы». В его гигантской установке усилия водяных колес передавались механизмам и насосам на многие десятки метров с помощью остроумно задуманной системы шатунов, кривошипов и канатов. Так, в своей установке Фролов стремился воплотить идею централизованного питания энергией промышленного предприятия. Впоследствии эта идея получила широкое развитие.

Самым последним достижением гидротехники вододействующих механизмов прошлого было, пожалуй, создание в 1837 году крупнейших колес гидроустано-вки на реке Нарове.

Установка включала колоссальное металлическое колесо. При ширине в 7,5 метра вододействующий гигант имел диаметр в 9 метров и развивал мощность в 500 лошадиных сил. Установка просуществовала до 1874 года, когда водяные, колеса были заменены гидротурбинами.

❖ ❖ ❖

Еще в XVI веке в нашей стране широко применялись так называемые мутовчатые мельницы. Водяной двигатель их отличался от обычных водяных колес. На вертикально расположенной оси мельничного механизма был насажен диск с наклонно укрепленными на нем деревянными лопатками. Падавшая сверху, из узкого желоба, водяная струя ударяла в ложкообразные углубления наклонных лопаток и вращала с большой скоростью вал мельницы. Быстроходность установки была исключительной для той поры. Нетрудно заметить, что такая конструкция водяного двигателя и являлась прообразом современной водяной турбины.

Однако должны были пройти века, прежде чем водяная турбина получила достаточно совершенное техническое воплощение.

Изобретатели и ученые многих стран внесли свой вклад в создание гидравлической турбины.

Выдающиеся ученые XVIII века Даниил Бернулли и Леонард Эйлер, долгие годы работавшие в России, создали математические уравнения, которые легли в основу расчетов гидравлических машин.

Леонардом Эйлером была в свое время теоретически разработана конструкция водяной турбины и ее двух основных составляющих — ротора и аппарата, направляющего воду. Ученым также были предложены оригинальные колеса с кривыми лопатками.

Идеи академика Эйлера привлекли к себе внимание многих иностранных ученых. Сегнер, Бюрдэн, его ученик Фурнейрон и другие пытались осуществить водяной двигатель. Наибольший успех выпал на долю француза Бенуа Фурнейрона, который в 1834 году построил действующий образец промышленной водяной турбины.

В 1837 году талантливым уральским мастером Игнатием Егоровичем Сафоновым (1806—1850) также был построен' водяной двигатель нового типа — промышленная водяная турбина. Сафоноз — сын крепостного мастерового, работавшего на Нижие-Алапаевском заводе. Учился он в горнозаводской «словесной» школе, затем был определен в слесарные ученики.

Мутовчатая мельница — прообраз водяной турбины.

Конструктивная схема турбины Сафонова.

Подлинный чертеж одной из турбин, построенных Сафоновым.

В четырнадцать лет, в 1820 году, вместе с отцом, плотинным мастером, Игнатий Сафонов работал уже на Нижне-Алапаевском заводе. Подобно другим «водяным людям», которых на Урале называли шутливо и уважительно «архимедами», Сафонов отлично изучил установки с водяными колесами. Он знал все их недостатки и решил отказаться от частных усовершенствований подобных колес.

В 1835 году молодой изобретатель предложил управлению заводов созданный им проект «горизонтального водяного колеса».

Подобно многим изобретателям-самородкам, Сафонов был вынужден приступить к строительству турбины на свой страх и риск.

Построенная к началу 1837 года, его турбина, как и последующие конструкции, была создана из металла.

Попадая в цилиндрическое тело турбины, напорная вода проходила сквозь неподвижные изогнутые направляющие лопатки к подвижным лопаткам, укрепленным на вертикальной оси.

Обтекая лопатки, вода вращала ротор турбины. Поднимаясь или опускаясь, цилиндрическое кольцо, укрепленное на цепях, регулировало мощность турбины, закрывая или открывая доступ воды к направляющим лопаткам.

Глядя на сохранившиеся чертежи водяной турбины Сафонова, поражаешься точности, с которой были рассчитаны и выгнуты подвижные и направляющие лопатки, удивляешься продуманности всей конструкции.

Первая построенная им турбина превзошла все ожидания изобретателя: при том же расходе воды она давала по сравнению с водяным колесом вдвое большую мощность.

Каждая последующая турбина замечательного русского мастера была еще более совершенна.

Достаточно сказать, что построенная Сафоновым в 1841 году турбина для Нейво-Шай-танского завода приводила в действие листопрокатный и плющильный станы. По своей мощности эта турбина, работавшая при напоре воды в 3,5 метра и расходе 240 литров воды в секунду, превышала мощность трех наиболее совершенных водяных колес, работавших при

^_ напоре в 6,4 метра и расходе воды 800 литров

в секунду.

Заслуга Сафонова не только в том, что он создал водяную турбину своей конструкции, но и в том, что он ввел ее в практику на многих промышленных предприятиях Урала.

Игнатий Егорович Сафонов умер в расцвете своих творческих сил, в возрасте сорока четырех лет, до конца своих дней оставаясь крепостным. Имя его должно быть поставлено рядом с именами Ползунова, Фролова, Черепановых, Кулибина и других великих мастеров России, вышедших из народа. Продолжателями дела Сафонова были талантливые техники В. И. Рожков и А. И. Пермяков.

Сееа/с

Рожковым в 1855 году была построена на Екатерининском монетном дворе первая турбина двойного действия, получившая название «турбины Рожкова». Оригинальную турбину построил в Московском высшем техническом училище видный гидравлик XIX века Пермяков. Русские гидротехники сделали большой вклад в создание водяных турбин — двигателей, играющих в современной энергетике огромную роль.



Истории, рассказы о русской науке и технике, Болховиттинов В. 1957