Создатели двигателей

«Я был всецело проникнут истиной: большие скорости — вот истинный дар небес. Я уже в 1876 году мечтал об успешном использовании скорости пара, направленного непосредственно на колесо для получения механической работы. Это было смелое предприятие. В те времена употреблялись лишь тихоходные машины. Скорости, позднее достигнутые в сепараторе, в то время казались невероятными, а в наших учебниках писалось о паре: жаль, что плотность пара так мала, что не допускает даже мысли о применении его на колесе для создания энергии. И все-таки мне удалось осуществить мои смелые мечты».

Этот шведский инженер как будто был создан для того, чтобы выполнить новые задачи, поставленные промышленностью перед техникой.

А промышленность к концу прошлого века, полностью освоив машины, хотела заставить их работать как можно быстрее, производить как можно проворнее и больше нужных хозяйству вещей.

Древние машины приводились в действие мускульной силой людей и животных. Естественно, что они и работали медленно, малопродуктивно.

Первые механические двигатели, в том числе и паровые, заменяли живые двигатели. Ньюкомен создал водоотливную машину, поставив к старому насосу атмосферный двигатель вместо рабочего. Понятно, что такой двигатель и работал немногим скорее, чем рабочий, качавший воду тем же самым насосом.

Паровые двигатели обслуживали прядильные и ткацкие станки, лесопильные машины, мельничные жернова, работавшие также не очень быстро: конструкция их создавалась в эпоху мануфактуры, когда об универсальных двигателях не было и помину.

В эпоху промышленного капитализма с ростом производительных сил росли и потребности. Понадобились быстроходные машины и в производстве булавок и на орудийных заводах для обработки пушечных деталей. А быстроходные машины потребовали и соответствующей скорости двигателя.

К концу века появились центробежные насосы, центрифуги, сепараторы — машины, вращавшиеся с неслыханной скоростью. Кроме того, в мир вошла динамо-машина, производящая электрический ток. Оказалось, что генераторы переменного электрического тока работают нормально, делая три тысячи оборотов в минуту. Таким машинам нужны двигатели с равным числом оборотов, чтобы, не прибегая к передачам, соединять на одном валу двигатель и рабочую машину.

Паровой двигатель — очень тихоходная машина. При всем совершенстве техники скорость его едва-едва доходила до четырехсот оборотов в минуту. Легко видеть, как безнадежно отставал он по быстроходности хотя бы от динамо-машины. Двигатели внутреннего сгорания оказались более проворными. Однако и до сих пор даже в самых совершенных авиационных двигателях, в том числе и дизельных, число оборотов остается в пределах между одной и тремя тысячами в минуту. Надо думать, что добиться бóльших скоростей в двигателях с прямолинейно-возвратным движением вообще невозможно без снижения срока их службы. А долговечность этих двигателей и так очень невелика.

Движение поршня в цилиндре происходит попеременно, взад и вперед, от одного крайнего положения до другого. При каждой перемене направления в конце хода, когда скорость меняет свое направление, обращаясь в нуль при мгновенной остановке поршня, величина ускорения будет наибольшей, а с ней вместе достигает максимума и сила инерции. Если число ходов поршня в минуту будет значительным — скажем, более трехсот, — то силы инерции достигнут очень больших величин. Действуя несколько сот раз в минуту вправо и влево поочередно, силы инерции расшатывают движущие части машины и даже ее раму. По мере износа и истирания частей в промежутках образуются зазоры. Истершаяся, расшатавшаяся машина становится ненадежной, небезопасной и выбрасывается в лом. Таким образом, наличие прямолинейно-возвратного движения в машине обращается в неустранимое препятствие для ее быстроходности.

Самым простым и удобным движением является не прямолинейно-возвратное, а вращательное вокруг неподвижной оси, не изменяющей своего положения. При таком движении возможно достигнуть того, что вследствие самого движения не будет проявляться никаких вредных сил инерции. Нужно только самым точным образом уравновесить вращающиеся части, сбалансировать их, как выражаются техники. Ничтожное повышение веса в какой-нибудь части колеса при вращении его со скоростью нескольких десятков тысяч оборотов в минуту приведет к развитию таких сил инерции, что неточно сбалансированное колесо разлетится на куски.

Тихоходные двигатели с непосредственным вращательным движением были известны человечеству испокон веков. Подобными двигателями являются водяные и ветряные колеса.

Даровой энергией воды и ветра пользоваться, конечно, выгодно. Конструкция водяных и ветряных колес очень проста. Действующие модели их может построить каждый смышленый ребенок. Беда только в том, что работают эти двигатели не там, где нужно человеку, а там, где есть река; и не тогда, когда человеку нужно, а тогда, когда есть ветер.