Страница 17 из 31
Так что же? Разве обязательно соединять тросовой трансмиссией береговые опоры гирлянд, так удаленные одна от другой, что они даже не попадают одновременно в поле зрения? Нельзя ли найти более разумное решение? Куда проще — лучами свести несколько гирлянд к одной машинной опоре, подобно тому как кучер зажимает в руке вожжи всей четверки своей запряжки.
Мы решили проверить работоспособность такой лучевой схемы установки гирлянд. Если машинную опору отдалить от берега на тридцать-пятьдесят метров, то переднюю гирлянду можно было бы разместить в таком отдалении, чтобы она не «обижала» следующую. Конечно, длина троса гирлянд при этом значительно возрастет, но трос ведь недорог. Впоследствии это было разработано конструктивно.
А пока надо продолжить испытания. Вот я вижу, что на трос накрутились трава, водоросли. В общем никому они не мешают, но все же я решил железным крючком очистить концы гирлянды — места скопления мусора. Очистил первую гирлянду и думаю: смогу ли ее крючком притопить до дна? Оказалось, смогу. Пошел к задней гирлянде. Очистил ее от водорослей и тоже стал крючком тянуть ее ко дну. Трос резко выгнулся более крутой дугой по течению. Я догадался: это гирлянда попала в слой с более высокой скоростью течения.
Чтобы поточнее оценить прибавку мощности, я стал погружать гирлянду, отходя от берега.
В это время из-за поворота показались три туристские байдарки. Они шли прямо на нашу гирляндную гидростанцию. Заметив непонятное оживление на реке, байдарки поспешили свернуть к берегу.
Но опасения туристов были напрасными: над гирляндами можно пройти на байдарке без всякого труда и опасности. Чтобы убедить в этом туристов, я тут же продемонстрировал форсирование гирляндной ГЭС. Затем наши механики спустили резиновые лодки и прошли над гирляндами — уже в сотый раз, наверно… Байдарочники — вслед за ними.
А испытания все продолжались, и чем дальше, тем более неожиданные задачи приходилось решать. Одни тут же, на месте, другие не сразу и не вдруг.
Перед гирляндой, протянувшейся через Тверцу, шел трос. Я работал в резиновой лодке, привязанной шнуром к этому тросу. Подтягивая шнур, можно подводить нос лодки вплотную к гирлянде, можно перемещаться вдоль нее. Я замерял распределение скоростей за гирляндой и фотографировал ее работу.
Гирлянда невыносимо шумела.
Где же рождается этот шум? Как от него избавиться? Ведь и в технике часто, как в делах людских, где много шума, там мало дела.
Ближняя турбинная пара была передо мной как на ладони. Над гирляндой слой воды сантиметров в пятнадцать, за ней сплошная пена. Ясно, что в турбины каким-то образом попадает воздух.
— Коля! — что есть силы кричу в мегафон механику. — Возьми турбину из запасных, надень ее на палку, зайди перед гирляндой, опусти в воду и послушай: шумит или нет?
Эта одиночная турбина не шумела.
Значит, воздух попадает в турбину только в гирлянде, и, следовательно, можно думать, что проникает он между турбин. Всунул между дисками турбин весло от надувной лодки — пены стало меньше.
А если попробовать закрыть сразу два промежутка — и с того и с другого конца турбины? Располагаю оба весла между дисками двух соседних турбин и мгновенно ввожу их в поток. Пена под турбиной пропадает. Теперь все ясно: между турбинами образуется разрежение, воздух втягивается туда и, возможно, в самые турбины. И так и этак теряется мощность.
Однако разрежение, образующееся между турбинами, не может распространяться на внутренние полости турбин. Экспериментально доказано, что в турбинах, сделанных по схеме Бирюкова — схеме, использованной в нашей установке, — образуется не разрежение, а, наоборот, повышенное давление. Значит, задача в том, чтобы ликвидировать разрежение именно между турбинами.
Решение пришло неожиданно: надо проделать дыры в боковых дисках турбин. Вода из турбин под действием более высокого давления потечет в просветы между ними.
А что, если вместо дырок сделать профилированные щели, чтобы вода, протекая через них, создавала в турбинах дополнительный крутящий момент? Надо пробовать.
Одну из турбин снабдили такими дисками — крыльчатками. Она сразу показала к.п.д. 58 процентов. Не поверив своим глазам, проверили второй раз. Опять получили 58 процентов. Стали испытывать в третий раз — опять 58 процентов.
И это при том, что было известно: наша эталонная турбина в том же потоке дает к.п.д. 46 процентов. Лишь на третий день размышлений меня осенило: дополнительная мощность получается потому, что мы поворачиваем часть потока так, что используем его напор полнее. Наши поперечные гирлянды стали бесшумными, беспенными и даже более мощными.
Много поперечных гирлянд нам довелось поставить. Работали они и у поверхности — на всплытие, привлекая к себе внимание шумом, расстилая за собой пенный ковер; работали и на погружение — у дна, бесшумно, скрытно, не знаешь — не заметишь. Научились мы ставить гирлянды и друг за другом и одну под другой: нижняя работает на погружение, верхняя — на всплытие, а между ними проходит быстротекущий слой потока.
Проходит, и его мощность теряется понапрасну. Не знали мы, как использовать мощность этого свободного потока. Конечно, он свободный условно: ведь гирлянды создают подпор воды, не такой, конечно, как плотина, но все же ощутимый.
Проводились исследования, которые установили, что две турбины, закрепленные в жесткой раме, если они вращаются навстречу друг другу, дают прибавку в мощности, равную 30 процентам. Но это жесткая рама, а как перейти от нее к гирляндам? Почему не помечтать о своего рода гирляндной плотине, которая подопрет реку и даст значительную прибавку мощности всей установки? Кроме того, по расчету такие станции будут работоспособны при скоростях потока 0,65 метра в секунду, в то время как до сих пор поперечногирляндные ГЭС у нас работали лишь от течения, имевшего скорость свыше одного метра в секунду.
Маленькие установки, в которых гирлянды соединены попарно, были испытаны и подтвердили правильность общей идеи. Это была работающая гирляндная плотина. Можно было подумать о больших установках такого типа.
Намечаем последовательность работ по установке такой плотины из гирлянд. Получается что-то уж слишком сложно: две отдельные гирлянды, два ворота, последовательная затяжка гирлянд и прочее.
Но на практике нередко бывает, что неожиданный толчок вдруг переключает мышление на совершенно иные рельсы, выводя его из тупика на путь, по которому мысль устремляется, как по магистрали железнодорожный состав по «зеленой улице».
Как мы ставили свои установки обычно? Одногирляндную установку ставят с помощью одного ворота. Так… Но значит ли это, что для двух гирлянд нужно количество воротов удвоить?
— Мы будем сматывать на передний ворот оба гирляндных троса, — говорю я. — И ничего, что раньше никогда не подтягивали двух гирлянд одним воротом, но в данном случае это необходимо.
Удивительно, что такая простая мысль никому не приходила в голову раньше. Видимо, импульсы, приводящие мысль в движение, рождаются по какому-то определенному закону, когда мозг уже соответствующим образом настроен и словно ждет этого толчка, похожего на сигнал стартового пистолета.
Игра положительно стоила свеч: ведь парногирляндная установка на киловатт мощности обходилась более чем вдвое дешевле… Типовые детали ее гирляндной части были совершенно те же, только увеличивалось их число пропорционально числу турбин.
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.