Завоевание природы

Было время, когда человечество вовсе не умело пользоваться работой белого слуги. На полной свободе он размывал берега рек, уносил с собой камни, песок и глину, ломал всякие преграды и успокаивался только, добравшись до моря. Но все-таки уже несколько тысяч лет тому назад люди стали пытаться использовать эту силу. Средством для этого служили водяные колеса, вроде тех, которые каждому, вероятно, приходилось видеть на небольших деревенских мельницах. Такие колеса употреблялись уже в старинные времена в Индии, в Китае, в теперешней Италии и других местах. Они представляли собой большие деревянные колеса с ковшами или лопастями, насаженные на валу. Вода надает на них сверху или бьет снизу (иногда и на середине высоты) и приводит их во вращение, которое через вал передается работающему механизму. Применялись такие колеса для подъема воды, перемалывания зерна в муку и тому подобных работ. Впоследствии, когда в Европе уже начала развиваться промышленность, получили более широкое применение и водяные колеса, так как большая нужда была в двигательной силе. Ими пользовались для откачки воды из шахт, для поднимания наверх добытой руды или угля, для воздуходувных машин на металлургических заводах, для дробления руды, для приведения в действие прядильных машин и т. д. Но скоро их здесь вытеснила паровая машина.

Дело в том, что нельзя было построить водяных колес большой мощности. Когда от двигателя требовалась большая сила, много работы, то выгоднее и удобнее было пользоваться паровой машиной. Сколько водяных колес требовалось для таких работ и во что они обходились — показывает хотя бы такой пример.

В 1682 году французский король Людовик XIV, которому некуда было девать награбленные им с его „возлюбленного народа" деньги, решил устроить в своем королевском саду для красоты и прохлады фонтаны. Для этого пришлось построить водосиловую станцию, дававшую всего-навсего 124 лошадиных силы. Но для получения и этой небольшой по нашему времени мощности понадобилось поставить целых 14 водяных колес, но 8 метров в поперечнике каждое.– Обошлось это королевское удовольствие французскому народу не более не менее, как в… 20 миллионов рублей!

Как мы видим, воспользоваться работой белого угля с помощью водяных колес удается только в очень небольших размерах. Поэтому-то его работа имела до сравнительно недавнего времени очень небольшое значение. Дело, однако, начало меняться после того, как ученые и техники стали подробнее изучать возможность использования силы движущейся воды. Результатом этого изучения явилось изобретение водяных турбин и их постепенное усовершенствование.

Водяные турбины представляют собой собственно видоизмененные и усовершенствованные водяные колеса. Обычно они состоят из двух частей: направляющего аппарата и рабочего колеса. Струя воды попадает сначала в первый и, выходя из него в определенных направлениях, с силой бьет в особым образом устроенные лопасти или ковши рабочего колеса.

Есть турбины и другого устройства. Рисунок 22 показывает, например, как работает колесо Пельтона. Слегка виден направляющий аппарат, справа — рабочее колесо. Сильная струя воды бьет из сопла в ковши рабочего колеса и приводит его в быстрое вращение. Ковши колеса Пельтона сдвоены.

Изобретатель этого колеса, механик Пельтон, служил в Америке. Под его наблюдением находилось несколько водяных колес с ковше образными лопатками.

Такие колеса применялись там для откачки воды и извлечения руды из золотых рудников.

Однажды одно из колес сдвинулось на валу в сторону, так что вода била не в середину ковша. Пельтон заметил, что колесо при этом работает лучше. Тогда он и построил колесо со сдвоенными ковшами, работа которых действительно оказалась выгоднее, чем с одинарными. В других турбинах направляющий аппарат устроен тоже в виде колеса. В некоторых оно находится внутри рабочего колеса, в некоторых — снаружи.

В отличие от водяных колес, строившихся по большей части из дерева, водяные турбины приготовляются сплошь из металла и выдерживают напор воды, падающей с высот до 1000 метров. Благодаря этому они могут развивать большую мощность. Современные турбины строятся мощностью до нескольких тысяч и даже десятков тысяч лошадиных сил. Каких размеров могут достигать при этом их колеса — показывает рисунок 23-й. На нем изображено колесо Пельтона в 7 500 лошадиных сил, а рядом с ним, для сравнения, человек. Теперь строятся колеса и еще больших размеров. Например, у нас в СССР на Волховской электрической станции, где электричество будет получаться от машин, приводимых в движение силой течения реки Волхова, устанавливаются турбинные колеса до 4 метров в поперечнике.

Работа водяных турбин очень выгодна. Лучшие машины, использующие черный уголь, превращают в полезную работу примерно только третью часть потребляемой ими энергии, а обычно и гораздо меньше. Что касается водяных турбин, то они превращают в полезную работу уже до девяти десятых действующей на них энергии движущейся воды.