Зверь лютый Книга 34. Движуха

Тот же "шар Герона", но оснащённый соплами Лаваля. Вода кипит не в шарике, а в выходной части сопла. Которое стоит на движущейся части, как у древнего грека. Не "дует" на лопатки, а "плюётся" капельками в никуда.

Знаю турбину из Калуги 21 в., которая на воде в 115®С, давлении 0.25 МПа и расходе воды 0.5 кг/сек даёт 10 кВт.

* * *

Излагаю, рисую. Формулирую фиксируемые идеи. И следствия. Куча железяк — исчезает или упрощается. Температуры и давления — просто мелочи. От давления воды — почти не зависит. Но температуру в струе нужно держать точно. При недогреве в 20®С половина воды остаётся капельками.

— Кто возьмётся? Ага. Записываю. Заходи завтра. Прикинем — что и как ты будешь делать. Иметь собственный план работ.

Для точности: речь идёт о классе конструкций — "гидропаровые". Не только линейка одинаковых машин разных номиналов, а ряд конструктивно разных машин. С чего начнём? — А вот что этому пареньку больше глянется. Как его дофаминовые нейроны сработают.

Та-ак. Теперь можно бы потолковать про паросиловые циклы с адиабатическим парообразованием. Но, думаю, пока хватит. Ребята про адиабату не учили, Гей-Люсака не знают, а Менделеев с Клайпероном своё уравнение пока не придумали.

— Кроме турбин — лопаточных, сопловых, дисковых — есть и ещё кое-чего. Чего пар крутить может. Коловратные машины.

* * *

"Коловратные машины" — русскоязычный термин 19 в. Слово некошерное? Другое название — "паровые роторные двигатели".

Первая действующая машина — Н.Н.Тверской в 1880-х годах. Не имеет ни одной детали с возвратно-поступательным движением, идеально уравновешена.

Были два экземпляра. Их перетаскивали с места на места: паровые катера, динамо-машины, подводная лодка (со сжатым аммиаком). Использовалась в качестве насоса ("достаточно просто вынуть одну пробку..."). Одна стояла на императорском "Штандарте", мощность — 4 л.с. Отзывы везде положительные.

Да, один из моих родственников служил на "Штандарте". Но электриком, а не механиком, в чуть другие десятилетия, и мы с ним обсуждали другие темы.

При мощности больше 2 МВт паровые многоцилиндровые турбины выигрывают у паровых роторных двигателей. Но при уменьшении турбин падает удельная мощность, КПД. А дороговизна изготовления и высокие обороты — остаются.

Машина Тверского имеет мощный крутящий момент с самых малых оборотов, рабочая частота — 1-3 тыс.об/мин. Можно вал напрямую соединить с динамо-машиной, колесами автомобиля и т.д. Хорошо масштабируется: насади на вал несколько роторных секций — увеличишь мощность.

* * *

Снова показываю рисунок:

— Стакан железный. Внутри вал. Между валом и стенкой — канал для пара. У вала — два зуба. Диаметрально. Впритык к корпусу. В корпус врезано с боков два цилиндра меньшего диаметра. У них внутри барабанчики с вырезами. Вал крутится и крутит эти барабаны. Их смысл — клапана. Перекрывают канал между корпусом и валом. Вырезы — чтобы пропускать зубы вала. В корпусе четыре дырки. Две диаметрально — на впуск, две другие — на выпуск. Паром дунули — заполнили канал между корпусом и валом. Пар давит на зубы и поворачивает вал. А с другой от зуба стороны канала — барабанчик подпирает. Как зуб вала доходит до барабанчика, тот подставляет ему вырез — иначе же зубу не пройти, открывается вторая пара дырок — выпускает пар из канала. Барабанчик крутится, зуб проходит, барабанчик снова перекрывает канал — новый впуск.

Полноценный инженерный жаргон у нас ещё не вырос. С терминологией... не стабильно. Поэтому — "на пальцах". С другой стороны, способность человека понимать нечёткое описание... ну очень важное свойство в нынешних условиях.

* * *

"Главное — чтобы тебя понимали" — я уже...? В условиях фонтана инженерных идей — обязательно.

* * *

— А тут какие...? Эти сопла... одинаковые?

Хорошо и плохо. Хорошо — что запомнили название детали, плохо, что не поняли оттенки назначения.

— Да и нет. Начать с простых цилиндрических. И на впуск, и на выпуск. Дальше на впуск посмотреть конические и с юбкой.

"С юбкой" — это Лаваля. Использования фамилий/прозвищ для обозначений чего-то, кроме имущественной и родовой принадлежности, здесь не воспринимается. Только в религиозной сфере: псалмы Давида, мудрость Соломона, слово Христово. А так — "анонимность автора". Я про это уже...

Есть интересные варианты. У Тверского пар просто расширяется в доступной части канала. Если сделать ввод пара направленным, наискосок внутри корпуса в сторону зуба, то значение будет иметь скорость и направление струи.

Интересно: а можно двигатель Винкеля переделать в подобное? Выкинуть впрыск топлива, сжатие, поджиг. Трёхгранный ротор разбивает пространство на три камеры. А не на две, как делят канал между корпусом и валом зубы Тверского. Три пары клапанов впуск/выпуск. Первый даёт давление, находясь на краю камеры. В этой части — давление выше. Ротор поворачивается. Градусов на 60. Чтобы давление выровнялось — впуск должен быть в середине дуги между соседними вершинами ротора. Впускной клапан закрывается, открывается выпускной, отстающий по дуге от впускного. Снова перекос давлений, ротор проворачивается ещё. И открывается впускной в соседней камере. Градусов на 120 по дуге дальше. Снова неравенство давления у передней и задней граней "его" камеры толкают ротор.

А если "косое" сопло? Направленное не по радиусу, а по касательной? Или в каком-то промежуточном направлении. Не просто давление пара, которое во все направления, а струя, как на лопатках турбины? Работу делает сила. Которая — вектор. Куда направлен?

Учесть зазор между впускным отверстием и гранью ротора, размер отверстий и скругление вершин, инерционность... А ещё возможен ротор с "мальтийским крестом" в сечении.

Стоп. Термин используется в механике для преобразователя равномерного вращательное движение в прерывистое вращательное движение.

Тогда... "Железный крест"? — Мы ж не в вермахте! Для однозначности — "пермский крест".

Четырёхконечный, с широкими кромками концов, в российской имперской геральдике был в гербе Пермской губернии.

При вращении ротора, кромки закрывают и открывают впускные и выпускные отверстия в стенках корпуса.

Если из Винкеля выкинуть сжатие, то и грань ротора можно делать не выпуклой дугой, а впуклой. Впукливаем-впукливаем... и получаем трёхконечную звезду. Три зуба. Вместо двух у Тверского. Тогда возвращаемся к его "коловороту". Боковые барабанчики у него мне не нравятся. Но они нужны. Потому что, со слов Николая Николаевича, произнесённых на заседании Русскаго Технического Общества 16 марта 1885 г., запирают канал, наполняемый паром с одной стороны. С другой у него — зуб отползает.

А просто закрыть канал нельзя? Ну... вот дырка. На ней дверка. Ляда, извиняюсь за выражение. Пар в трубке к дырке пошёл — дверка откинулась. И канал перекрыла. Пар пошёл в канал в другую сторону, давит там на зуб, ротор проворачивается. И тут прибегает второй зуб. И бьёт дверку по затылку. Та подскакивает и перекрывает впуск. Зуб прошёл — она снова отвалилась. Забавно...

Не, не хорошо: давление с обоих сторон примерно одинаково... Тогда — задвижку. Поперёк подводящего пар канала... Чёт громоздко получается... Синхронизация, эффективность... надо обдумать на досуге, прикинуть модельки.

Ещё одна, болезненная для роторных машин, тема. Что и озвучивают критики:

— Не, хрень, погорит. Трётся много. Особенно барабанчики. Горячо сильно. Наша "колёсная мазь" работать не будет. Машинке в коптильне самое место. И крутит, и дымит. Ха-ха-ха.

* * *

"Чтобы был тонкий юмор, нужны толстые знания" — армейское наблюдение.

Утолщаем. У всех присутствующих. Глядишь — и тонкие юмористы появятся.

Не знаю почему, но в турбинах первые средневековые проекты связаны с приготовлением мяса на огне. Шашлыки переворачивать. Видать, подгоревшее мясо сильно напрягало аристократов.

На первой в мире атомной подводной лодке USS Nautilus работали бакаутовые дейдвудные подшипники. Подшипники скольжения из бакаута используются в опорах вала гребного винта пароходов ВМС США, Германии, Японии, в обычных морских судах дальнего плавания. С 1984 г. в СССР строили подлодки проекта 636 "Варшавянка". Первая была направлена в десятимесячный океанский поход. Для снижения шумности главный вал вращался во втулках из бакаута. На американских электростанциях подшипники из бакаута проработали 50 — 60 лет.

У нас бакаута нет. Оно где-то в Бразилии растёт.

Альтернатива — горный клен, пропитанный вазелиновым воском.

Мда... У нас даже гор нет.

Факеншит! "Святая Русь"! Ничего нет!

Но если подумать...

По строению древесина березы схожа с древесиной бакаута. При уплотнении на 50% по механическим свойствам имеет такие же показатели. Прессованная древесина березы, пропитанная маслом, работает в режиме самосмазки.

"Подшипники скольжения самосмазывающиеся", изготовленные торцово-прессовым деформированием показывают коэффициент трения в 11 раз ниже, чем у полиамида, в 8 раз, чем у баббита, ресурс работы больше в 5 — 7 раз.

Не размягчаются, как полимеры, при температурах выше 130®С, не теряют размерной стабильности при температурах трения 170-180®С. Смазка выделяется из полостей капилляров и образует смазочные слои. Стабильно работают при давлениях до 10 МПа и скоростях скольжения до 1,5 м/с.

* * *

— Для трущихся поверхностей нужен бакаут. "Железное дерево". Которого у нас нет. Поэтому... бронза. Или варианты баббита. Олово, сурьма, медь, свинец... Или берёза.

Кое-что у нас уже есть. Даже и качественное. Но бессистемно.

— Вопрос насчёт трения — правильный. Поскольку — "ха-ха", то и веселиться тебе дальше. Подшипники. Обойдёшь Всеволжск, посмотришь все места, где что-нибудь крутится. Полный список. Конструкция, материалы, обороты, нагрузки. Температура, пыль. Твёрдые частицы пыли съедают металлические подшипники сильнее, чем деревянные. Через неделю ко мне.

— А чегой-то я? Другие, вон, кто сам захотел. А я не хочу... ну этим... в чём крутится...

* * *

"Право выражать свои мысли имеет смысл только в том случае, если мы способны иметь собственные мысли" — Фромм? Вы правы.

Дополню: "способен иметь мысли" — доказывается. Действием. Хохотун представит доказательства. Или будет хохотать в другом месте.

"Не надо инсценировать раздумья". В наших условиях — просто вредно.

* * *

— Захоти. Сделаешь хорошо — дам выбирать по желанию. Не сделаешь... А зачем тогда ты здесь?

Не надо путать демократизм и амикошонство. Оба слова здесь неизвестны, но путать их всё равно не надо.

Ещё важное, хоть и вспомогательное. Будет куча разных устройств, их надо как-то проверять. Как-то — и осмысленно, и стандартно. Испытательную службу... будем расширять корабельную. Там есть ребята, которые проверяли гидродинамику моделей и аэродинамику парусов. Прочностные испытания. Устойчивость к износу и климату. Другая команда, независимая проверка. Оборудования им добавить и можно получить нормальный полигон.

Я задумчиво развернул свою книжку-раскладушку. Три странички-кармашки я уже пооткрывал. Ещё три осталось. Пожалуй, вторую половину детально обсуждать лучше позже. Пока — "лёгкими мазками".

— Не забыли с чего мы начали? Универсальный двигатель. Важное свойство — модульность. Каждая часть может иметь собственный смысл. Работать автономно. Топка. Оставил её одну — она тебя греет. Как обычная печка. Лучше/хуже — другой вопрос. Добавил к печке котёл. Работает. Даёт пар и горячую воду. Можешь кипятком умываться, можешь паром насекомых травить.

Это ещё одна тема. Для размышления и реализации.

Однажды, при перевозке российских заключённых кораблём "Доброфлота" из Одессы на Сахалин, случились беспорядки. Офицер приказал дать горячий пар в "обезьянник". "Пассажиры" быстро успокоились.

Здесь, в средневековье, короткие дистанции боя. Для лучников — 50-250 м. Если обсуждаемые машинки, вроде "коловорота Тверского", в режиме "насос" дают 20 бар на выходе, то струя навесом улетит метров за 300. Как себя будет чувствовать противник под дождиком из кипятка? Или — из ледяной забортной? Разгон придурков брандспойтами?

Насосы — в другой раз. Их только роторных 3-5 разновидностей.

— Добавили турбину. Такую-другую-третью. Неважно — какую, неважно — откуда пар. Важно, чтобы "ожидания совпадали". Чтобы качество пара, соответствовало механизму. Есть вал. Кто его крутит, откуда у крутильщика силы берутся — неважно. Важно, чтобы крутил "хорошо".

Блочный подход, интерфейсы, сопряжения... В здешнем мышлении отсутствует. Здесь всё... интегрально.

* * *

"Вот вроде мелочь. Но на самом деле, этот аспект современного мышления и сделал мир познаваемым! Воспринимая вселенную как единое целое, предки лишают себя возможности познать её! Потому как столь огромный кусок проглотить человеческий разум, каким бы он гениальным не был, вот так сходу, не способен в принципе! Только научившись делить, смотреть на мир как на совокупность отдельных деталей, пусть и взаимосвязанных, человек начал свой долгий путь к познанию. В этом времени так "делить" не умеют".

* * *

Анализ. Разобрать явление на части, разобраться с каждой частью. "Внимание к мелочам". А уж потом попытаться собрать заново. Иногда — получается.

— Что тут у меня дальше? Была часть тепло-механическая, теперь пошла часть электрическая. На вал турбины можно посадить динамо-машину. Она крутится и даёт электрический ток. Вы такое видели, у нас в Городце так хлорку делают. Динамки бывают разные. Мы об этом ещё поговорим. Кто у нас главный мастер по генераторам? Готовься. Через две недели будешь рассказывать как это делается и как бы сделать лучше. А завтра придёшь ко мне и доложишь о текущем состоянии. И о проблемах.

Проблема у парня одна: вздорный начальник в лице Прокуя. Ну это-то решаемо.

— Следующая страничка моей "раскладушки" — передача энергии. Повышающий трансформатор, линии передачи, понижающий. Кто возьмётся? Ну? Или мне самому назначать?

— А... А зачем оно? Зачем передавать? Тут, по месту, машину поставили. Она тут же и електричеству... ну... дало.

* * *

"Коза Эдиссона". Такими генераторами обзавелись, в один момент, все мало-мальски заметные американские городишки. Тут пришли ребята с переменным током...

У Эдиссона была, видимо, личная идиосинкразия на переменный ток. Так работали его дофаминовые нейроны. Помимо коммерческих интересов и персонального конфликта с Теслой.

Хомнутый сапиенсом вносит эмоции во всякое дело, которое делает. Конкретное инженерное решение у конкретного человека или вызывает выброс дофамина, или нет. "Личные пристрастия". Следы этих, рационально не мотивируемых решений, видны в истории. Не только техники.

* * *

— Одна причина — аварии. В деревне Гадюкино установка работала-работала да и сдохла. Пока там новую построят... А если есть линия передачи, то можно и у соседей взять, из кое-какого Мухозасиженска. Другая: турбины, которые Прокуй делает, хороши при больших мощностях. В сотню-тысячу раз больше, чем нынешние. Машина — в одном месте, а люди живут... реденько, во многих местах.