Загадочный импульс. Заметки изобретателя

Обычно ту опору гирлянды, где находился редуктор, передающий вращение генератору, мы старались расположить ближе к воде. Но уровень воды в реках изменчив. Всякому приходилось видеть, как маленькая речушка после сильных дождей заливает низины, выходя из своих берегов, а в засушливое время едва не пересыхает… Чтобы ближайшие турбины не выходили на поверхность при колебаниях уровня, приходилось менять высоту этой опоры. Но это не давало возможности автоматизировать ГЭС. Однажды ливневые дожди подняли воду в реке Тверце на два с половиной метра. Едва успели сбросить гирлянду и спасти опору от затопления! Это очень важно, ибо именно на опоре находится редуктор, то есть устройство, передающее вращательное движение гирлянды турбин генератору. Если под угрозой этот важный узел, значит угрожает авария и всей энергетической установке.

Необходимо поднять опору за паводковый уровень. Но как при этом опустить в поток концы гирлянды? Простое решение — оно на деле пришло совсем не просто! — было таким: утяжелить гирлянду, нанизать на нее добавочные грузы — числом побольше, чтобы не было больших углов перегиба на тросе. Кроме того, под тяжестью грузов задняя гирлянда — мы смотрим на установку, встав лицом по течению — опускается ниже, чем передняя, головная, и поэтому попадает в слой, где движение воды не заторможено верхней системой турбин. Она не будет терять мощности, хотя и стоит всего в трех метрах ниже по течению от передней.

Теперь за установку можно не беспокоиться и в межень и в паводок! Она сможет работать и без присмотра.

Уже на Тверце был лед, и гирлянда работала подо льдом. Впервые деревня была освещена гидроустановкой, работающей без перекрытия реки плотиной!

Первые гирляндные ГЭС имели 76 различных деталей в гирляндной части. После завершения испытаний, последовательных изменений и усовершенствования турбин осталось только семь типов деталей. Вес установок снизился. И еще. Общее правило для гидравлических двигателей таково: чем меньше напор воды, тем хуже удельные показатели гидросиловой станции. Гирляндные установки оказались исключением из этого правила.

Чтобы сравнить между собой скорость вращения турбин при одинаковых напорах и одинаковых мощностях, гидроэнергетики ввели так называемый коэффициент быстроходности. На лучших турбинах этот показатель редко достигает 1000. А у гирляндных станций он равен 5000–10 000.

Из детской ванночки…

Этот небольшой эпизод вполне можно было бы присоединить как еще одно звено к цепочке процесса создания гирляндной ГЭС. Однако на этот раз вдохновляющий импульс мысль получила не тогда, когда я сидел за своим рабочим столом или чертежной доской, а в момент совершенно необычный. Мы с женой купали в ванночке сына. Пытаясь скрасить малышу некоторые мгновения этой процедуры, я принес домой демонстрационную поперечную турбину — вингротор. Чтобы она закрутилась, нужно водить ею по воде боком, держа за ручку, являющуюся продолжением оси. Но малыш норовил сунуть турбинку в воду торчком и быстро вытащить. Я стал объяснять сыну, что так игрушка не будет крутиться, нечего упорствовать и разбрызгивать воду на пол. Однако стоило мне отвлечься, как он снова принимался за свое. И тут я с удивлением отметил, что турбинка крутится…

Присмотрелся: ничего удивительного!

Человек уж так устроен, что, как только он находит объяснение непонятному, неожиданному явлению, его удивление тотчас угасает, и он, как бы стесняясь самого себя, начинает думать: это же элементарно просто. Если турбинку погрузить в воду, а затем резко вытащить, держа в вертикальном положении, то вода, заполнившая ее внутреннюю полость, будет вытекать из щелей, образованных полуцилиндрами. Возникает противодействующая сила, направленная в сторону, противоположную стеканию струй, — турбина начнет вращаться. Но, чтобы создать такой эффект, не обязательно опускать турбинку в ванночку: можно лить воду на нее и сверху. Наконец, если эту турбинку поставить в поток, но не поперек, как обычно, а по течению, — эффект будет тот же!

Кажется, что гирляндную установку из турбин, работающих по этому принципу, даже изобретать не надо! Ту же самую гирлянду, с которой мы бились на реке Тверце, можно вытянуть вдоль течения — и все…

Ан нет! — не все. Даже если вы просто поставите паровую машину на телегу, чтобы получился паровоз, паровоз так просто не пойдет. Любая идея изобретателя нуждается в детальной разработке, иначе изобретению не бывать.

Итак, решается вопрос: как подвесить свободнопоточные гирлянды в протоке? Вдоль течения? Не получится: передние турбины будут тормозить поток, мешая всем последующим. Чтобы этого не было, придется турбины располагать на большом удалении друг от друга… Но это снизит область применения таких установок. Куда лучше гирлянду растянуть змейкой между берегами, закрепив ее на оттяжках, несущих подшипники.