Всемирная история в десяти томах. Том 7

Одной из крупнейших технических проблем, решенных в рассматриваемый период, было получение и использование электроэнергии — новой энергетической основы промышленности и транспорта. Первой предпосылкой для этого явилось изобретение динамомашины (3. Т. Грамм в 1870 г., Ф. Хефнер-Альтенек в 1873 г. и др.) и установление возможности ее использования не только как генератора электроэнергии, но и как двигателя, превращающего электрическую энергию в механическую. Другую крайне важную предпосылку составило осуществление передачи электроэнергии по проводам на значительные расстояния. Успешное решение этой задачи к началу 90-х годов (работы М. Депре, Д. А. Лачинова и особенно работы М.О. Доливо-Добровольского в области практического использования наиболее экономичной и технически эффективной системы трехфазного переменного тока) позволило сосредоточить производство электроэнергии на особых предприятиях — электростанциях. Промышленные предприятия избавлялись, таким образом, от необходимости сооружения собственных энергетических станций.

Станки, приводимые в действие электродвигателями. Фотография. Конец XIX в.

Оказалось возможным получать электроэнергию извне и направлять ее к рабочим машинам, снабженным электроприводом, вначале общим для всего машинного комплекса (от одного электродвигателя посредством трансмиссионных установок), позднее — групповым (с несколькими двигателями, обслуживающими соответственно небольшие группы машин) и, наконец, индивидуальным (с отдельными двигателями для каждой рабочей машины). С введением электродвигателей увеличились рабочие скорости станков, повысилась производительность и открылись широкие перспективы последующей автоматизации промышленного оборудования.

Совершенствование паровых двигателей и двигателей внутреннего сгорания

Для увеличения выработки электроэнергии требовалось увеличение мощности первичных двигателей, приводивших в действие генераторы электрического тока. Машиностроители добились повышения коэффициента полезного действия и увеличения мощности паровых машин до нескольких тысяч лошадиных сил. Подобным же образом совершенствовались конструкции паровых котлов: их паропроизводительность была значительно увеличена, было повышено рабочее давление пара и т. д. Особенно удачными в конструктивном отношении оказались так называемые водотрубные котлы, сконструированные фирмой «Бабкок и Вилькокс» в Англии, Стирлингом в Соединенных Штатах Америки, В. Г. Шуховым в России, Гарбе в Германии. Поверхность нагрева наиболее крупных из этих котлов достигала 1—2 тыс. кв. м.

Турбинный зал Ниагарской электростанции. Фотография. Конец XIX в.

Но силовые установки с поршневыми паровыми машинами имели значительные недостатки. Эти машины оставались относительно тихоходными, тогда как промышленность и транспорт ощущали растущую потребность в быстроходных двигателях. На изготовление поршневых машин расходовалось много металла, а неоднократные попытки снижения их веса не давали должного эффекта, хотя это представлялось особенно важным для зарождавшегося автомобильного транспорта и авиации. Не удавалось преодолеть и громоздкость двигателей. Так, при сооружении в 1898 г. в Нью-Йорке электростанции мощностью в 30 тыс. квт пришлось установить 12 паровых машин и 87 котлов, для чего потребовалось здание в несколько этажей. Все это обусловило поиски новых типов первичных двигателей, более быстроходных, компактных и экономичных.

В 1883 г. шведский инженер Г. Лаваль предложил первую конструкцию одноступенчатых паровых турбин. Построенные им турбины обладали мощностью до 500 л. с. и развивали до 30 тыс. оборотов в минуту, но большой расход пара и невозможность непосредственного регулирования числа оборотов определили их ограниченное распространение. Более удачными оказались работы английского инженера Ч. Парсонса, предложившего в 1884—1885 гг. свою первую многоступенчатую паровую турбину. Широкое применение тепловых турбин началось с 1899 г. — после успешных испытаний на тепловой электростанции в Эльберфельде (Германия).

К этому же времени относится разработка новых конструкций гидравлических турбин. Такие турбины были, в частности, установлены на Ниагарской гидроэлектростанции — одной из крупнейших электростанций того времени, сооруженной в 1896 г.