Пока этот «попутный» продукт на мои планы не влиял — мало его, и хранить не в чем. Но отметку в блокнотике сделал, вернусь к этой задаче позже. По основной теме у меня вышла трехкратная экономия стали для установки высокого давления, равной по производительности нашим обычным газогенераторам. Более того, удалось уменьшить температуру активной зоны реактора до 400 градусов, что должно положительно сказаться на сроке службы новых генераторов.
Первый этап экспериментов занял 12 дней. За это время на берегу поднялись дощатые стены большого адмиралтейства, окруженного высоким валом выкопанной из котлованов земли. Вдоль берега возвышались штабеля бревен и досок, причем большую часть мы получили с «большой земли» — приходили баржи из «Саверсе», буксирующие плоты бревен, да еще и нагруженные сверху заказанным скарбом, плюс свежим продовольствием. Передавались плоты на рейде канонерки, баржи просто отдавали концы и уходили, приветливо помахивая нам руками.
В самый разгар экспериментов с газогенератором через пролив прошла наша вторая канонерка, с Алексеем на борту. Этот день для меня был потерян, приходилось перекрикиваться через рупоры и принимать почту от царевича. Понятное дело, то, что он не мог, по политическим соображениям, кричать в рупор — было красочно изложено в письме, усыпанном восклицательными знаками. Хорошо, что по условиям карантинов, даже письма отправлять обратно нельзя, а уж «безголового ситкха» я переживу.
Оставив дальнейшее доламывание экспериментального газогенератора в загребущих руках мастеров, уселся перед козлами, на которых блестели сталью два собранных малых коловратника на пять и десять лошадей.
Идея проста как мычание. Меньший коловратник сжимает воздух примерно до девяти атмосфер, потом воздух подогревается в жаровой трубе, и расширяется во втором, большом коловратнике, сидящем на общем валу с «компрессором».
Почему выбрал коловратники, различающиеся по мощности вдвое? Тут еще проще. Не секрет, что газы расширяются на одну двести семьдесят третью часть объема при нагревании на один градус. Запомнить это соотношение не сложно — можно считать при абсолютном нуле температуры газ почти нулевым объемом, далее, при нормальной температуре газ займет свой обычный объем. Выходит, две «точки», через которые можно провести прямую линию и спрогнозировать дальнейшее поведение газа, например, что при нагревании на 273 градуса газ займет объем в два раза больший, чем при нуле Цельсия.
То, что прямая линия графика не совсем точно отражает процессы, меня пока не волновало — нарушения линейности пойдут на очень низких и очень высоких температурах, которые для дела мне не нужны. Четыре сотни градусов пара пока наш технологический предел для двигателей с активным охлаждением.
Отдельный вопрос — жаровые трубы. В них должен гореть факел, подогревающий проходящий поток воздуха. Но горение, процесс очень капризный — должна строго соблюдаться пропорция топлива и воздуха для устойчивого пламени. Более того, скорость воздушного потока, внутри которого горит факел огня, должна быть небольшой — иначе воздух «задувает» огонь. В результате, жаровая труба становиться сложным устройством, состоящим из внешней и внутренней трубы. Во внутреннюю отводиться часть потока воздуха, и там горит факел. Для замедления потока во внутренней трубе придется делать расширение, похожее на камеру сгорания реактивного двигателя. Хорошо еще, что охлаждение внутренней трубы берет на себя обтекающий ее со всех сторон воздух. Но экспериментов впереди предстоит множество.
Очередной проблемой стали «свечи зажигания». С одной стороны, факел достаточно один раз зажечь, и он будет себя самостоятельно поддерживать. С другой стороны, возможны кратковременные «срывы» пламени, и желательно постоянно иметь возможность повторного зажигания.
Решили вопрос «в лоб». Первичное зажигание искрой от батарей, потом нагревание пластины «калийной свечи» выше девятисот градусов огнем факела и последующее воспламенение от нее «сорванного» факела. Правда, прототип свечи зажигания приходилось пока менять при каждом экспериментальном запуске, но прототипы и нужны для выявления слабых мест.
Первый наш удачный образец запустился на газе от газогенератора через седмицу экспериментов и полутора десятков забракованных жаровых труб. Проработал минут пять, затем прогорела жаровая труба. И все одно вечером праздновали событие с размахом.
Второй образец, работающий все еще на газу от генератора, проработал значительно дольше, обвешанный системами водяного охлаждения. Начали просматриваться тенденции и устойчивые режимы.
Всплыли недостатки. Ниже пятисот оборотов в минуту двигатель «глох», лавинообразно теряя давление в компрессоре. Подача топлива и воздуха потребовала сложного регулирования, которое пока осуществляли два подмастерья вручную, но в перспективе требовался некий автомат.
Достоинство имелось одно — двигатель не требовал котла, печей и труб, снижая массу и металлоемкость установки раза в четыре, а то и в пять. Как дополнительный бонус, не требовались паропроводы высокого давления, с которыми у нас постоянно случались проблемы.
Любопытно, что прототип не вызывал у мастеров ажиотажа. Они считали все эти «усложнения» излишними. Зачем портить хороший паровой двигатель? Частично, они правы — в том виде, в котором у нас ныне прототип, это «чудо» никуда ставить нельзя. Но мастера уже забыли, как выглядел наш первый коловратник.
Кроме того, мастера указывали, что паровой коловратник требовал только одной машины, а новый вариант требует двух. По мнению «специалистов» установка выходит в два раза сложнее и дороже. Приходилось доказывать, что паровик нельзя рассматривать в отрыве от котлов и прочей арматуры.
Если проводить аналогии с моим временем, то двигатели внутреннего сгорания имеют всего один рабочий цикл из четырех, грубо, это равносильно четырем «виртуальным» двигателям, трое из которых подготавливают «рабочее тело» для непрерывно работающего четвертого. У нас получился «виртуальный» двухтактник, один двигатель готовит рабочее тело, второй на нем непрерывно работает. Хотя сравнение с двухтактным двигателем в корне неверно, ближе аналогия с турбореактивным двигателем сверхнизких оборотов. По крайней мере, КПД должно быть сопоставимо именно с турбинами, а не с двухтактниками.
Да, из связки двигателей в пять и десять лошадей можно ожидать мощности не более пяти-шести лошадей. Остальное «перерабатывается» внутри связки. Но если вспомнить четырехтактник моего времени, с его одним рабочим циклом из четырех, в нем наружу выходит далеко не вся мощность, частично срабатываемая внутри на сжатие и прочие внутренние операции. В нашем прототипе «циклы» просто разнесены на разные устройства. Хотя внешне это действительно выглядит более громоздко. Зато отсутствует череда «детонаций» топливной смеси, вызывающая вибрации и ударные нагрузки на детали. Зажигание проще, совершенствование «циклов», состоящих из отдельных устройств, удобнее. Главное, температура внутри двигателя ниже, так как в жаровой трубе факел смешивается со сжатым воздухом из компрессора, и на вход двигателя поступает просто нагретый до трехсот градусов воздух, смешанный с выхлопными газами, на такой смеси нашим коловратникам работать даже комфортнее, чем на перегретом паре.
Вторая седмица прошла в пробах автоматики топливоподачи. Жуткая отсебятина, но «барометрические» коробки, управляющие клапанами расхода воздуха и топлива обеспечили в итоге относительно устойчивую работу. Только резко менять обороты двигателя было нельзя, устройство могло только плавно набирать или плавно их сбрасывать. Любые резкие движения с топливоподачей срывали факел и «глушили» двигатель.
Усложнили себе жизнь, попробовав перейти на жидкое топливо, что привело к дополнительным сложностям. Мало того, что воздух внутри жаровой трубы шел под приличным давлением, и жидкость в него приходилось впрыскивать еще большим давлением, так еще проблема распыления топлива форсункой нашими мастерами еще не исследовалась в полном объеме — ее решили для котлов канонерок и катеров, и на этом успокоились. Но там условия эксплуатации гораздо «комфортнее».
Тем не менее, доработанные форсунки от катера с доработанным плунжерным насосом от него же — дали первые результаты. Двигатель запускался на жидком топливе. Только запускался много хуже, чем на газе.
Раскуривая трубку, смотрел на очередную сценку «от винта!». Подмастерья наматывали на ведущий шкив двигателя веревку, бодро рвали «стартер», поминая нечистого, и вновь наматывая веревку. Процесс затягивался, но продолжал быть интересным, огонь, вода и работа подмастерьев в нем присутствовали. Еще бы кружечку горячего сбитня, и плед на подмерзшую спину, и будет из меня правильный руководитель. Может, все же, пожертвовать один электродвигатель для раскрутки прототипа? Жаба внутри отрицательно покачала головой и с интересом продолжила наблюдать за работой подмастерьев.
