мнению, которое я ранее сформулировал, это повлекло бы за собой затраты огромного количества энергии. Затем я понял, что содержащиеся в воде газы могут быть извлечены лишь частично, и их придется постоянно удалять из конденсатора, чтобы предотвратить повышение противодавления, которое может снизить скорость и в конечном счете остановить двигатель. Кроме того, вследствие определенного рода обстоятельств вода из глубины моря будет поступать в трубу более теплой, чем она должна быть (по причине недостаточной глубины), так что разница температур в полной мере не может быть достигнута. Я обнаружил и другие специфические процессы, которые с течением времени могли бы серьезно повлиять на правильное функционирование механизма. Пар, добытый с поверхности воды, крайне низкого качества, это просто легкий туман под низким давлением, и его расход на выработку одной лошадиной силы в час должен быть, вероятно, в двадцать раз больше, чем на современных силовых установках. Как указывалось выше, на гидроэлектростанциях может быть задействовано восемьдесят пять процентов энергии падающей воды, в то время как в данном случае может быть использовано едва ли более двух десятых одного процента гипотетического напора воды. Хуже всего то, что размер и стоимость оборудования совершенно несоразмерны с максимально возможной отдачей. Я не мог не обратить внимания на эти и другие лимитирующие обстоятельства и трудности, когда занимался изучением проектов, как сначала и предполагалось.
Появление моей установки переменного тока положило начало борьбе за лучшие площадки для гидросиловых установок, и не было предпринято ни одной попытки использования океана в качестве источника энергии. У меня же это вызывало такой большой интерес, что я продолжил исследования и внес ряд усовершенствований, которые, думается, обладают рядом достоинств. Убежденный в том, что удерживать трубы с помощью буев или подвешивать их в морской бездне неосуществимо, я предложил использовать наклонный туннель с теплоизоляцией, что обеспечивало беспрепятственное и непрерывное прохождение воды из глубины моря. Я нашел способ упрощения и удешевления аппарата и повышения его эффективности, восстанавливая влажность пара и используя другие приемы, и эти усовершенствования со временем могут иметь практическое значение.
Ил. 1. Криофорный исследовательский аппарат, объясняющий принципы технологии замораживания
Чтобы облегчить понимание процесса развития океанской энергетической установки по системе криофора и природы некоторых из моих усовершенствований, можно воспользоваться чертежом, в котором иллюстрация 1 представляет первоначальный аппарат Вулластона, состоящий из двух вакуумных камер В и С, соответственно, парового котла и конденсатора, которые соединены посредством канала А. При условии, что первая из названных камер частично наполнена водой или другой жидкостью, а вторая помещена в охлаждающую смесь, вакуум вызовет бурное кипение слегка теплой воды, и будет наблюдаться общеизвестный эффект. Поскольку пар, генерируемый в котле, устремляется в конденсатор с огромной скоростью, он способен производить значительную механическую работу.
Ил. 2. Общий план установки, в которой при прохождении пара между двумя емкостями, имеющими разную температуру, приводится в движение якорь электрического генератора
Иллюстрация 2 показывает, как может осуществляться термодинамическое преобразование энергии для ее использования вовне. Предпочтение отдано именно такой особой компоновке, чтобы освободиться от необходимости подсоединения к внешней поверхности, что потребовало бы применения вакуумного насоса. Стальной ротор а почти такого же диаметра, что и диаметр канала А, соединяющий камеры В и С и имеющий профили в виде лопастей, закреплен на подшипниках качения b и с, практически не имеющих трения, конструкция последних предусматривает гашение ударов. Вокруг ротора турбины, в непосредственной близости к нему расположены выступы d и e из мягкого железа с обмотками f и g, представляющие собой часть постоянного магнита h. В результате быстрого вращения ротора возникает периодическое смещение магнитных силовых линий от одной до другой пары выступов, индуцируя таким образом в катушке токи, которые можно использовать.
Следующий шаг состоит в том, чтобы наладить непрерывную работу аппарата. Этого можно достигнуть двумя способами: путем подачи пара и конденсата непосредственно к камерам В и С или просто через передачу и извлечение теплоты через их стенки, и в этом случае рабочая жидкость полностью отделена и циркулирует по замкнутой цепи.
Ил. 3. Более точный эскиз термодинамической установки, в которой всасывающий насос E создаст необходимую степень вакуума
Общий вид представлен в виде схемы на иллюстрации 3. Цилиндрические камеры В и С соединены соответствующими трубопроводами. Всасывающий насос E, рассчитанный на создание очень высокого вакуума, присоединен к конденсатору С и может приводиться в движение турбиной посредством зубчатой передачи или, как указано, асинхронным двигателем, работающим на переменном токе, который подается от динамо-машины F, имеющей общий привод с турбиной. Вода, находясь под атмосферным давлением, потечет в вакуумные камеры со слишком большой скоростью, вызывая связанные с этим потери, и поэтому необходимо подавать и отводить ее посредством компенсирующих барометрических столбиков ii и kk достаточной высоты, обеспечивая тем самым требуемую циркуляцию, направление которой указано стрелками. Поскольку латентная (остаточная) теплота, поглощенная в процессе испарения и освобожденная в процессе конденсации, очень велика, через камеры должно пройти очень большое количество воды, чтобы не допустить изменений температуры, которые могут значительно снизить эксплуатационные качества аппарата. Кроме того, в представленных аппаратах необходимо использовать газоотделители для извлечения газов из воды перед тем, как она попадет в паровой котел и конденсатор. Здесь нельзя применять сепараторы центробежного типа, так как это повлечет за собой слишком большие потери энергии. Единственно возможным является тип, который применялся во времена зарождения современной гидравлики, действие которого основано на постепенном реверсировании направления потока и который осуществляет лишь частичную дегазацию. Необходимо отметить, что при быстром расширении и одновременном охлаждении газы чрезвычайно ухудшают качество пара, а также в некоторой степени снижают вакуум в камерах. В одной из моих модификаций вода подается через форсунку, как показано, что обеспечивает необходимое испарение и конденсацию, в то же самое время убирает газы, которые оказались бы в свободном состоянии, если бы вода поступала обычным способом.
Ил. 4. Вода или какая-либо другая жидкость приводит в действие турбину D внутри замкнутой системы, циркулируя через конденсаторы, погруженные в воду с разными температурами
Тщательное изучение проекта, представленного на иллюстрации 3, убедило меня, что он по целому ряду причин невыгоден и не так практичен, как проект, представленный на иллюстрации 4. В этом случае камеры В и С являются поверхностным конденсатором обычной конструкции, но с очень большой активной поверхностью, принимая во внимание чрезмерный расход пара и небольшую разницу рабочих температур. Они могут быть одного размера, поскольку, хотя передача тепловой энергии от горячей воды к холодной происходит через пар, здесь действует закон смесей и максимальная передача происходит при условии равного количества той и другой воды. Если бы не это, эксплуатационные качества можно было бы существенно улучшить путем подачи горячей воды, которая должна проходить лишь по коротким трубам, в большем количестве. Камеры соединяются через турбину D, соединенную общим приводом с генератором F, как и раньше, и, кроме всасывающего насоса E, используется глубинный для нагнетания конденсата в паровой котел. Вода должна быть пресной и тщательно дегазированной для получения пара высокого качества, что весьма облегчит работу насосов, а паровой котел и конденсатор должны быть полностью погружены в циркулирующую среду, чтобы минимизировать тепловые потери. Существенные реальные преимущества этого проекта состоят в том, что можно использовать любую подходящую рабочую жидкость и агрегаты очень большой производительности.
Технические эксперты, которые, возможно, рассмотрят достоинства проекта океанской силовой установки, будут склонны не обращать внимания на затраты энергии, идущей на продвижение горячей и холодной воды, которые в действительности могут быть весьма значительными с учетом подъема океанской воды выше среднего уровня. Выходные отверстия неизбежно очень велики, и если их центры находятся на высоте от трех до четырех футов над средним уровнем океана, то для нормального функционирования во время прилива потери при перекачке будут значительными. Более того, движение воды подвергается многократным изменениям как в направлении, так и в скорости и испытывает потери тепла при трении, особенно в длинном трубопроводе, что в совокупности может сравниться с затратами на дополнительный подъем на несколько футов, что может составить, скажем, 7 футов, если прикинуть с большим запасом. Так вот, в Мексиканском заливе, в кубинских территориальных водах, где мои компаньоны предполагали построить силовые установки, среднегодовая разность температур горячей и холодной воды вряд ли превысит 36° F, а с паром низкого качества, который можно получить в таких условиях, прокачка воды может составить 12 футов в секунду на каждую лошадиную силу. Следовательно, механическая работа может, согласно расчетам, составить 168 футо-фунтов в секунду, и это число необходимо увеличить почти в два раза, потому что общий КПД всасывающих с приводом от двигателя насосных блоков, которые придется здесь применять, как правило, едва превышает пятьдесят процентов. Поскольку на одну лошадиную силу затрачивается 550 футо-фунтов в секунду, это означает потерю около 40 процентов. Кроме того, работа дегазаторов, вакуумных и глубинных насосов потребует энергии, которую придется брать от турбогенератора и почти в двойном количестве по указанным выше причинам. Все эти потери можно уменьшить различными способами, но ненамного, и этот пример наглядно показывает, что от них при желании можно полностью избавиться. Этот аргумент применим и даже более убедителен в отношении себестоимости насосного оборудования, общее представление о котором я попытаюсь передать, основываясь на том, что монтаж силовой установки мощностью 30 000 лошадиных сил требует не менее 300 000 фунтов горячей и холодной воды в секунду, что означает приблизительно по 4 700 кубическ