Густав Лаваль

Занятый в этот солнечный памятный день другим вопросом, Лаваль не остановился на разработке идеи, которая возникла у него в тот час, идеи использования реактивной силы пара для получения механической работы. Однако она осталась в его памяти и в нужный момент всплыла на поверхность сознания. Во всяком случае самые ранние паровые турбины, созданные им, были именно этого типа и основывались на реактивном действии струи пара.

Создание первых турбин было вызвано потребностью в механическом двигателе для другой машины Лаваля. История ее возникновения начинается с другого любопытного случая, происшедшего в том же Клостере.

Старый Лагергрен принадлежал к тому типу людей, которые интересуются буквально всем на свете, и в этом отношении был как нельзя более подходящим товарищем для Лаваля. Он интересовался не только металлургией, паровыми и нефтяными двигателями, с которыми в это время производил опыты его конструктор, он интересовался также молочной промышленностью: выписывал «Молочный вестник» и владел маленькой молочной фермой, расположенной тут же на территории завода.

Этот зеленый оазис, среди угрюмых заводских корпусов, служил в обеденный перерыв любимым местом отдыха для служащих и мастеров завода. Чистенький дворик фермы с высокими стройными березами, защищавшими ферму от заводской копоти и дыма, часто посещал и Лаваль: живой, общительной натуре его были, как воздух, необходимы встречи, разговоры, шутки, новости, для которых не находилось времени на работе.

Однажды — это было весной 1877 года — Лагергрен, случайно проходивший мимо с «Молочным вестником» в руках, рассказал присутствующим вычитанную им в журнале новость о том, что в Германии неким Лефельдтом изобретена любопытная машина, имеющая форму бочки, которая отделяет сливки от молока. Хотя для съема сливок нужно было останавливать машину, все же аппарат рекомендовался как чрезвычайно интересное и практически целесообразное изобретение. Вскользь журнал указывал, что действие машины основано на центробежной силе.

Любопытство Лаваля было возбуждено до крайности, и вихрь мыслей и идей, мгновенно заполнивший его воображение, лишил его совершенно способности говорить и слушать.

— Послушайте, дайте-ка мне ваш журнал, — сказал он Лагергрену.

Забыв поблагодарить, Лаваль взял журнал и тотчас же ушел с фермы. Старый Лагергрен, чрезвычайно заинтересованный поведением своего конструктора, последовал, было, за ним, но разговориться с ним ему так и не удалось. Он махнул рукой и оставил Лаваля в покое.

Журнальная заметка о машине Лефельдта имела не только технический интерес.

Отлично ориентируясь в запросах отечественной промышленности, Лаваль понимал, что достигшее высокой ступени развития сельское хозяйство Швеции, начинавшее работать на экспорт, остро нуждалось в механических аппаратах для переработки молочных продуктов и доения коров. Мысль о доильной машине не раз появлялась у Лаваля, как и у других изобретателей. Развитие крупных молочных хозяйств предпринимательского типа тормозилось именно отсутствием механических приборов, могущих удешевить труд и увеличить его производительность.

Идея машины Лефельдта была таким образом чрезвычайно интересна с чисто практической стороны, и Лаваль с жадностью ухватился за нее. К этому времени центробежная сливкоотделяющая машина имела уже свою историю.

Сепаратор

Центробежная машина, служащая для разделения тел различного удельного веса при помощи центробежной силы, развивающейся от быстрого вращения, в своем примитивнейшем виде была, очевидно, известна еще в доисторические времена. Как это неизменно случалось с изобретениями древнейших времен, человек научился пользоваться некоторыми законами природы для практических целей еще задолго до того, как наука открыла эти законы. Использование центробежной силы произошло впервые, надо полагать, на Востоке, в Китае с его древней культурой. Здесь употреблялся тыквенный сосуд, обвязанный веревкой, который вращали с наибольшей для человеческой силы быстротой. При быстром вращении такого сосуда, наполненного плодами, из них брызгал сок или масло, и для добычи последнего главным образом и прибегали к центробежной силе.

Дальнейшее развитие той же идеи можно видеть в аппаратах, применявшихся для добывания тростникового сахара и меда. В главных чертах всякая центробежная машина состоит и теперь из полого цилиндрического барабана, состоящего из двух кожухов — цельного наружного и внутреннего с массой мелких отверстий. Барабан с загруженной в него массой, подвергающейся обработке, — приводится во вращение со скоростью до двух тысяч оборотов в минуту. Развивающаяся при такой скорости центробежная сила прижимает массу к внутреннему дырчатому кожуху барабана, и жидкость, проходя через отверстия во внутреннее пространство, отделяется таким образом от твердой части массы.

Действие центробежной силы нашло себе применение в устройстве таких приборов, как праща, или метательная машина. Праща представляет собой самое простое применение центробежной силы: в кожаную сумочку вкладывается свободно камень и при помощи двух привязанных к ней шнуров приводится в быстрое вращательное движение. Если в нужный момент отпустить один из шнуров, то камень полетит из сумочки вперед в определенном направлении с весьма значительной скоростью, сообщаемой камню живой силой, или кинетической энергией тела.

Величина центробежной силы соразмерна живой силе движущегося тела, и она растет пропорционально квадрату скорости; при очень больших скоростях вращательного движения она становится весьма значительной. Так, вращаемый на шнурке камень при быстром вращении может оборвать шнурок.

Действие центробежной силы легко обнаруживается, например, при вращении сосуда с водой около его вертикальной оси: вода по краям сосуда поднимется и будет переливаться через его стенки.

Между прочим и известный прибор Брауна для измерения скорости вращения также построен на использовании центробежной силы: с увеличением скорости вращения жидкость в приборе поднимается по стенкам сосуда, на которых нанесены соответствующие числу оборотов деления.

Вращающийся сосуд с водой и прибор Брауна

В природе действие центробежной силы проявляется в очень больших размерах. Сжатие земли вблизи полюсов также обязано своим происхождением центробежной силе. На других планетах, которые по своей величине превосходят нашу, особенно на Сатурне, центробежная сила проявляется еще сильнее. На Сатурне вблизи экватора она преодолела силу тяжести, так что частицы жидкой и пластичной материи отделились от планеты и образовали особый пояс вокруг планеты, известный под названием «колец Сатурна». Таким путем, надо думать, объясняется и происхождение спутников других планет.

Действие центробежной силы, таким образом, может отчасти уничтожать силу земного притяжения, т. е. силу тяжести тела. Если бы земля вращалась в семнадцать раз быстрее, то сила тяжести и центробежная сила взаимно уничтожили бы одна другую, и тогда все предметы, находясь в плоскости экватора, не имели бы веса, и камень, брошенный вверх, уже не вернулся бы на землю, а стал бы вращаться около земли или же, при большой начальной скорости, ушел бы за пределы земного притяжения и стал бы двигаться в междупланетном пространстве до тех пор, пока не подчинился бы влиянию другой планеты.

Действие центробежной силы может стать разрушительным и очень часто было и остается причиной всякого рода катастроф: центробежная сила может разнести на куски маховое колесо двигателя, если при постройке его неправильно рассчитано действие центробежной силы или если скорость его вращения переходит за пределы, допускаемые прочностью материала, из которого оно сделано.

Вследствие этого машины, построенные на принципе действия центробежной силы, всегда внушали к себе недоверие, особенно до той поры, пока не были найдены достаточно прочные материалы и разработаны научные основы техники.