Борьба за скорость - Ляпунов Борис Валерианович (читать книги полные TXT) 📗
В лаборатории испытания камер сгорания воздуходувки подают воздух, а мощные насосы — топливо из подземного хранилища. Точные приборы отмечают расход топлива и бдительно следят за поведением пламени. Затухает пламя — и они автоматически выключают подачу топлива, чтобы случайно не взорвались остатки его в камере, стенки которой сильно нагреты.
Испытываются и другие части газотурбинного двигателя — подшипники, регуляторы, топливная и масляная аппаратура, а затем и весь двигатель в целом. Его устанавливают на стенде. Две-три сотни измерений одновременно приходится производить при испытаниях.
Авиационную турбину можно заставить работать на разных «высотах» в «высотной» камере, откуда постепенно выкачивается воздух.
Можно заставить двигатель работать во влажном и сухом воздухе, чистом и засоренном, теплом и холодном.
Все это нужно для того, чтобы знать, как поведет он себя в самых различных условиях.
Но вот испытания окончены, устранены все неполадки.
Остается еще один серьезный экзамен — проработать несколько часов подряд, как на настоящем самолете: «набирать высоту», «летать», «снижаться», давать самую малую и самую большую мощность.
Устраивают и летные испытания на «летающих лабораториях» — специально оборудованных самолетах.
Затем двигатель полностью разбирают и осматривают, изучают «отчет» о его работе — записи приборов.
И если все в порядке — он получает «путевку в жизнь».
Ведется работа и над другими газовыми турбинами — для железнодорожного, речного и морского транспорта.
Пока газовая турбина на электростанции еще помощник паровой. Но газотурбостроение шагает вперед, и скоро мы увидим газовую турбину там как полноправного хозяина. Это не значит, конечно, что в будущем паровая турбина не будет применяться в энергетике.
Не надо забывать, что теперь электростанции используют дешевое — твердое топливо, а газовые турбины пока нуждаются в более дефицитном — жидком топливе.
Вот почему газовая турбина только тогда будет широко применяться на фабриках энергии, когда она сможет работать на твердом топливе — угле.
В нашей стране ведутся успешные работы по подземной газификации угля. Советские ученые и инженеры построили первые станции подземной газификации, снабжающие промышленность газом. У нас впервые была построена турбина для работы на газе, получаемом из угля.
И недалеко то время, когда осуществятся пророческие слова Ленина:
«Газ приводит в движение газовые моторы, которые дают возможность использовать вдвое большую долю энергии, заключающейся: в каменном угле, чем это было при паровых машинах. Газовые моторы, в свою очередь, служат для превращения энергии в электричество, которое техника уже теперь умеет передавать на громадные расстояния».
Газовая турбина на каменном угле — дешевом топливе — будет двигателем будущего.
Быть может, газовая турбина будет одним из первых двигателей, использующих атомную энергию. Возможно, со временем турбинные установки, работающие на «атомном» горючем, будут широко применяться в промышленности и на транспорте.
Атомная энергия даст тепло, нужное для получения пара или горячего воздуха, питающих паровые или газовые турбины. Турбины смогут вращать воздушные винты, гребной винт судна, колеса локомотива или автомобиля.
Газовая турбина — новая глава в истории тепловых двигателей. Эта глава еще только начинается, и невозможно предугадать, сколько трудностей предстоит преодолеть, пока мы дойдем до последней ее страницы.
Нужно будет строить мощные турбины для электростанций, для промышленности и транспорта, совершенствовать их, создавать турбины на твердом топливе.
Газовая турбина, дающая нам новые скорости и мощности, займет вскоре свое место в новой технике нашей страны, победоносно строящей коммунизм.
Продолжается борьба за скорость и в других областях техники, создающих двигатели для наших машин.
Во многих машинах встретим мы электромотор — основной промышленный привод. Огромные станки и портативный ручной инструмент, центрифуга и гироскоп, шлифовальный шпиндель и веретено приводятся в движение электромотором.
Ручные инструменты со встроенными электромоторами.
Как же электротехники заставили якорь электромотора делать те тысячи и десятки тысяч оборотов в минуту, которые нужны быстроходным машинам? Ведь еще сравнительно недавно можно было говорить всего о 3 тысячах оборотов — не более.
Быстроходный электромотор работает на токе повышенной частоты. 50 раз в секунду меняет свое направление ток в осветительной сети. 50 периодов в секунду — его частота. 3 тысячи оборотов дает мотор на токе такой частоты.
Электротехники повышали частоту в 2, 3, 4 раза — и во столько же раз вырастало число оборотов мотора. А вместе с тем конструкторы снижали вес мотора, уменьшали его размеры. Быстроходный мотор более компактен и легок, чем тихоходный. Почти в 8 раз меньше стал весить мотор, работающий на токе повышенной частоты.
И это позволило мотору забраться туда, куда он раньше попасть не мог, — в ручной инструмент. Это позволило ему «врасти» в быстроходные машины — появились электромашины, где мотор и машина соединились в одно целое.
Электрошпиндель и электродрель, электросверло и электрометчик, электрогравировальный и полировальный инструмент применяются в цехах автомобильных, самолетных и других заводов.
Быстроходные электромоторы работают теперь в станках для обработки дерева и металла.
Инженерам-электрикам пришлось, создавая такие моторы, решать сложные задачи. Раньше, например, им не нужно было особенно заботиться об охлаждении — мотор не нагревался слишком сильно. А теперь быстроходный — мотор так нагревается, что иногда требуется охлаждение водой.
Чтобы корпус мотора быстрее охлаждался, его делают снаружи ребристым. Ребра увеличивают поверхность, а это ускоряет отдачу тепла в воздух. Устраивают «вентиляцию»: канавки для воздуха в якоре мотора, вырезы-окна для «проветривания» в корпусе электромашины. На ее вал, кроме того, сажают вентилятор. Сама себя обдувая воздухом, она лучше охлаждается.
Потребовалось разработать надежные подшипники для быстроходных моторов, обеспечить их точную установку, хорошую смазку, обезопасить эту смазку от перегрева.
И появились моторы невиданных еще скоростей, дающие 18 тысяч, 48 тысяч оборотов в минуту. Созданы промышленные образцы моторов на 120 тысяч оборотов.
Сверхбыстроходный электромотор на 120 000 оборотов в минуту.
Сверхскоростные моторы — большое достижение нашей техники. Из лабораторий и институтов они придут на заводы.
Высокие и сверхвысокие скорости — это новый рост производительности труда, новые технологические процессы, которых не было раньше.
Для того чтобы получить большие окружные скорости, можно воспользоваться не одним электрическим током.
Там, где ток, — там и нагрев. А где нагрева быть не должно, нужен и другой привод, не электрический, а пневматический.
Силой воздушной струи воспользовались инженеры, чтобы получить огромные числа оборотов. Очень легкие воздушные турбинки небольших размеров вращают шпиндели шлифовальных станков и авиационные гироскопы. Их широко применяют и в ручных инструментах.
Турбинный диск с лопатками делается из алюминиевого сплава. Прочность и легкость сочетает в себе такой сплав. Он выдерживает нагрузки от центробежной силы при вращении маленькой турбинки со скоростью от 10 тысяч до 100 тысяч оборотов в минуту — в разных машинах по-разному.
При работе турбинка почти не нагревается. В этом ее преимущество перед электромотором. Но есть у нее и недостаток — она не выдерживает строго постоянного числа оборотов. Ее и применяют там, где с этим можно мириться.
