Никола Тесла - Статьи

• Название: Статьи
• Автор: Никола Тесла
• Жанр: Публицистика
• Год: 2008
• ISBN: 978-5-89850-078-8

Впервые на русском языке выходит книга статей Николы Теслы — известного изобретателя в области электро- и радиотехники, но вместе с тем, пожалуй, самого загадочного ученого конца XIX — начала XX века. Большая часть статей, составивших сборник, была опубликована при жизни Теслы в разных газетах и журналах США, где он прожил много лет.

Читатель знакомится с удивительными опытами и рассуждетаями автора, затрагивающими почти все области человеческой деятельности, в которых прослеживается нетрадиционный взгляд на природные явления.

Много тайн оставил после себя Н. Тесла, в которые еще предстоит проникнуть пытливым умам.

Книга рассчитана на широкий круг читателей.

---

Написаны многочисленные письма протеста на имя К.-А. Свенсона, члена сенатского комитета по военно-морским вопросам, но результат всей этой переписки носит спорный характер и совершенно бесполезен для тех, кто хотел получить информацию. Заслуживает сожаления, что этот вопрос должен быть поставлен в тот критический момент, когда незамедлительные приготовления к отражению надвигающейся угрозы национальной безопасности официально признаны обязательными к исполнению, и ввиду этого в общественном сознании не должно возникать никаких сомнений относительно превосходства боевых средств, рекомендованных военно-морскими экспертами. Ниже я попытаюсь разъяснить это широкому кругу читателей.

Наиболее эффективным средством приведения судна в движение является струя воды, выбрасываемая от корпуса судна. Хотя теоретические законы, которым подчиняется действие струи, подробно описаны Ранкином пятьдесят лет тому назад, в среде инженеров и авторов книг по гидравлике всё еще существует странное и необъяснимое предубеждение против применения этого принципа. Но люди дальновидные являются убежденными сторонниками его перспективности. Несмотря на то что современные возможности в двигательных системах не позволяют применять реактивную струю, обладающую большими преимуществами, можно с уверенностью прогнозировать, что в скором времени более полное освоение океанских глубин будет осуществляться с помощью этого принципа. Я глубоко убежден, что в то время, когда пишутся эти строки, он уже применяется в субмаринах, совершающих хищнические нападения в океанах, так как исключительно их бесшумной работой можно объяснить, почему они с такой легкостью избегают обнаружения с помощью приборов прослушивания. Издаваемый звук является ахиллесовой пятой подводной лодки. Снижение уровня шума существенно увеличивает эффективность нового боевого средства.

Спиралевидный гребной винт

Однако при существующих условиях наилучшие результаты достигаются на всех типах надводных судов со спиралевидным винтом, который приводится в движение четырьмя различными способами. Во-первых, непосредственно от вала двигателя; во-вторых, посредством зубчатой передачи; в-третьих, через гидравлический преобразователь и, в-четвертых, с помощью электрического привода. В целях экономии энергии гребной винт должен вращаться со средней скоростью, первый из упомянутых способов, или «прямая передача», наилучшим образом подходит к поршневому или роторно-поршневому двигателю, из которых первый неудобен, а применение второго невозможно, в результате конкуренция привела к появлению спроса на турбину. Но поскольку для ее оптимальной работы необходима очень большая скорость, необходимо приспособление для винта. В какой-то мере это проявилось в «ступенизации», то есть в прохождении пара через ряд последовательно расположенных турбин, что повлечет к удорожанию и иного рода проблемам. Необходимость уменьшения размеров судна, стоимости машинного оборудования и обеспечения лучших эксплуатационных качеств привели к осуществлению второго шага — применению «редукторной передачи от турбины», в которой система зубчатых колес, впервые предложенная де Лавалем, передает движение на гребной винт. Вслед за этим попытки устранить некоторые ограничивающие факторы этой комбинации вылились в третий способ — «гидравлический привод», при котором турбина приводит в движение гребной винт посредством центробежного насоса и гидродвигателя. Наконец, в качестве дальнейшего шага к совершенствованию был выдвинут последний из перечисленных выше способов — «электрический привод». В этом случае турбина сообщает вращательное движение динамо-машине, которая, в свою очередь, запускает мотор, несущий на своем валу гребной винт.

Преимущества приводов разного типа

Каждый из названных способов имеет своих сторонников и последователей. В принципе, первому способу можно было бы отдать предпочтение, если бы не многочисленные препятствия, связанные с его применением. Второй тип привода дешев, но зубчатая передача вызывает серьезные возражения. Третий способ, хотя и менее экономичный, привлекает рядом целесообразных и полезных качеств. Что касается последнего способа, он не только очень эффективен, но дает результаты, которых невозможно достичь другими способами. Закон естественного отбора продолжает действовать, и теперь идет борьба за превосходство между турбинами с механическим и электрическим приводами.

Путем постепенного усовершенствования режущих инструментов, научного расчета, благодаря достижениям в металлургии и улучшению смазочных материалов, так называемая шевронная зубчатая передача была доведена до высокой степени совершенства. Де Лаваль добился девяноста семи процентов КПД, а Макалпин, Мелвилл и Вестингауз девяноста восьми с половиной при осуществлении трансмиссии с ведущего вала на ведомый. С другой стороны, при использовании электрического привода можно максимально рассчитывать на девяносто три и три четверти процента. Это означает, что с зубчатой передачей та же самая турбина может передать на пять процентов больше мощности на гребной винт, что должно увеличить скорость крейсера с тридцати пяти до чуть более тридцати пяти с половиной узлов. Поскольку с первого взгляда становится очевидным, что электропривод требует дополнительной площади, имеет больший вес и дороже, то, вполне естественно, что те, кто не исследовал его полно и всесторонне, выносят решение в пользу зубчатой передачи.

Некоторые фатальные ошибки

Но тщательное исследование вопроса может побудить их изменить мнение на противоположное. Оценивая относительные достоинства этих в сущности различных движущих средств, они допускают две фатальные ошибки. Первая — в качестве критерия рассматривается энергия, передаваемая в критическом режиме, вторая — проводится параллель между существующими устройствами, совершенно различными, одно из них до модернизации, другое — усовершенствованное; первое при этом не способно выполнять существенные функции второго. Когда исходная информация неверна, то и выводы будут ошибочными. Следовательно, противники электрического привода сделали вывод, что он менее эффективен, чем зубчатая передача, имеет больший вес, дорогостоящ и вызывает сомнение в результате. Сколько истины в этих утверждениях, станет очевидным после всестороннего изучения установленных фактов.

Результативность электрического привода в работе судна надо рассматривать в комплексе. Ради краткости рассмотрим его в следующих основных аспектах: 1) работа турбины; 2) энергия, передаваемая на гребной винт; 3) эффективность винта; 4) крейсирование в экономном режиме; 5) работа на большой мощности; 6) расход горючего (топлива) вспомогательным оборудованием и аппаратурой для эксплуатации судна; 7) общая экономия и 8) быстрота и точность управления всеми действиями — внутренними и внешними.

Современные турбины совершенно не подходят для силовых установок на судах. Они являют собой поразительный пример устаревшего изобретения невысокой ценности, возведенного в положение исключительно рентабельной системы путем запутанных поисков и поразительного технического навыка. С сотнями тысяч легко ломающихся лопаток, с лопастями, которые из-за коррозии и эрозии вскоре становятся бесполезными, и небольшими зазорами между поверхностями, которые вращаются с огромными скоростями, турбины являются источником постоянной опасности и риска.

Нереверсивные турбины

Главный же их недостаток состоит в том, что они нереверсивные, это делает необходимым применение отдельных турбин для движения в обратную сторону. Использование их связано с большими расходами и значительными потерями на трение, что накладывает жесткие ограничения на температуру рабочего тела. Очень большой перегрев, столь желательный при термодинамическом преобразовании, в таких непрочных системах исключается, но температура нагрева от 200 до 300 градусов по Фаренгейту допустима.

Следовательно, до этого предела турбина выгодна для работы динамо-машины. При температуре пара двести градусов она наверняка даст экономию около двадцати трех процентов пара и десяти процентов топлива. Это, однако, не единственная выгода. Турбина, освобожденная от всех недостатков зубчатой передачи, способна без риска работать на более высоких оборотах, что повысит производительность и выходную мощность. Таким образом, путем применения умеренного перегрева и других несложных допустимых приемов она обретает способность производить на двадцать пять процентов больше энергии при том же количестве топлива, и одно это, несомненно, могло позволить электроприводу опередить своих конкурентов.

Передача механической энергии

В отношении энергии, передаваемой от турбины на гребной винт, может показаться, в свете вышесказанного, что зубчатая передача эффективнее на пять процентов. Это может быть в исключительных случаях, но не в обычном рабочем режиме. Отсюда берет начало ошибка тех, кто принимает результаты, полученные при постоянной нагрузке, за критерий при сравнении. Усовершенствование современных скоростных зубчатых передач было проявлением настоящей инженерной изобретательности. Это замечательное устройство, но оно в то же время имеет свои слабые места и недостатки. Поскольку потери на трение в нем практически постоянны в течение продолжительного периода эксплуатации, относительно большое количество энергии поглощается при малой нагрузке. Более того, зубчатая передача очень чувствительна к ударам и вибрациям, которые разрушают поверхностную масляную пленку, столь необходимую для бесперебойной работы. Вследствие этого, когда сила сопротивления подвергается частым и внезапным отклонениям от заданного режима, происходит большая потеря энергии. Замеры, которые я произвел на турбинах с зубчатыми передачами, показали, что если при стабильном расчетном режиме коэффициент полезного действия составлял девяносто шесть процентов, то при скачущей нагрузке достигалось не более девяноста процентов. Именно этого и можно ожидать на практике. Любой, кто слышал надсадно ревущий двигатель парохода в бурном море, не мог не заметить, как меняется поворотное усилие, когда судно испытывает бортовую и килевую качку и с трудом рассекает большие волны и преодолевает глубоководные течения. В ходе боевых действий корабль может попасть в подобные условия, о чем свидетельствуют недавние морские сражения, когда взрывающиеся снаряды вздымали огромные, как горы, массы воды. При таких обстоятельствах зубчатая передача очень не выгодна, в то время как электропривод в значительно меньшей степени реагирует на такие помехи. Таким образом, представление о том, что зубчатая передача передает больше первичной энергии на гребной винт, чем комбинация динамо-машины и мотора, в значительной степени иллюзорно. Существует достаточно доказательств, полученных и экспериментально, и путем логических умозаключений, что истина, разумеется, в обратном.