Деловые письма. Великий русский физик о насущном

Два года тому назад мы взялись за эту работу, и, как всегда в исследовательской работе, затруднения пришли не с той стороны, откуда их ждали. Оказалось, что турбина при вращении в такой плотной среде, как воздух у точки ожижения, теряла свою устойчивость. Пришлось искать теоретические основания этой устойчивости. В библии современного турбостроения, [в] книге Стодолы (стр. 928, 6-е издание, 1924 г.)[191] говорится «что теория этих явлений чрезвычайно запутана и не разрешена…». Но, не имея теории, нельзя было найти пути для того, чтобы добиться устойчивости. Строя модели и экспериментируя, после 8–9 месяцев работы нам удалось найти теорию этого явления. Тогда все стало просто и легко, и, [когда мы] сделали соответствующие приспособления, турбина стала устойчива. Насколько наша турбина устойчива, видно из следующего: край ротора делает более 200 метров в секунду, т. е. скорость полета дроби из двустволки, а зазор между ротором и кожухом при этом немногим больше 1/10 миллиметра. Между прочим, эти методы стабилизации роторов, возможно, окажут влияние и на большие паровые турбины, там тоже полезно иметь большую устойчивость вращения ротора, чтобы уменьшить зазор между лопатками и кожухом, так как это повысит коэффициент полезного действия.

Было еще следующее затруднение. Для нужной нам производительности наша турбина получается очень маленькая – ротор ее свободно помещается на ладони и весит всего 300 граммов, хотя, чтобы снабжать се воздухом, нужен компрессор, который весит 4 тонны. (Это, между прочим, рисует соотношение габаритов поршневых и турбинных механизмов.) Наш ротор делает 46 000 оборотов в минуту. Вначале все подшипники у нас быстро разбалтывались. Изучая причину этого, мы нашли, что это происходит благодаря тому, что оси инерции турбины было невозможно достаточно точно центрировать; тогда был изобретен новый метод подвешивания ротора к оси. Сцепление ротора с осью осуществляется на трении, и поэтому ротор становится самоцентрирующим. Возможно, что и этот метод крепления роторов найдет себе более широкое применение в [таких] быстро вращающихся механизмах, как центрифуги, гирокомпасы и пр.

[Когда мы] преодолели все эти трудности, после двух лет работы, третья по счету построенная турбина полностью подтвердила правильность основных идей, заложенных в ней. Несмотря на ее малый размер, коэффициент полезного действия ее больше 0,7, а при некоторых режимах доходит до 0,75–0,80, тогда как прежние турбодетандеры, по литературным данным, не имели коэффициента [полезного действия] заметно больше 0,6–0,65, несмотря на то, что они гораздо больше по размерам, чем наша [турбина].

Специальной охладительной установкой, снабженной такой турбиной, мы теперь ожижаем воздух при давлении в 3–4 атмосферы вместо прежних 200 и этим осуществили поставленную задачу.

Вот еще некоторые цифры, характеризующие то, что мы достигли. Если сравнить нашу установку с прежними установками, равными по производительности, то для нашей установки стандартный компрессор низкого давления стоит по советским ценам 20 000 рублей, [а] для обычного ожижителя – 100 000 рублей. Далее, у нас отсутствует необходимость очищения воздуха от влаги и углекислоты: очистительные приспособления в прежних установках достигали размеров, больших, чем вся наша установка. Даже включая все расходы по двухлетнему экспериментированию, вся наша установка нам обошлась не более 100 000 р., в то время как эквивалентная ей стандартная установка завода ВАТ[192], честная копия немецкой, стоит 200 000 р.

Все это, конечно, неплохо, так как, по-видимому, получать жидкий воздух таким путем, как мы, еще никому не удавалось, но все же это еще решает только ту часть проблемы по ректификации воздуха, которая связана с получением холода. Остается вопрос, как приложить этот метод получения холода для ректификации воздуха. Этот вопрос, мне кажется, тоже имеет решение, но заранее трудно точно сказать, что из этого получится. <…>

Но если я так подробно описал Вам нашу работу с турбиной, [то] это потому, что я считаю, что то, что нами уже достигнуто, имеет ценность для хозяйства нашей страны и это следует использовать. Это видно уже из данных испытания установки для ожижения воздуха, которая установлена у нас для нужд института, хотя она только сейчас поступает в опытную эксплуатацию. При продолжительной работе, конечно, возникнет необходимость ряда конструктивных улучшений, но принцип работы и его преимущество, мне кажется, можно считать доказанными.

Оставляя в стороне все дальнейшие улучшения и взяв установку как она есть, она примерно в три раза дешевле эквивалентной ей установки прежних систем. Ввиду отсутствия высоких давлений эксплуатация ее проще, безопаснее и экономичнее.