Многое все еще можно усовершенствовать в телеграфии и телефонии.
Применение нового принимающего устройства, которое будет кратко описано, чувствительность которого можно увеличивать практически без ограничений, позволит связываться по телефону по воздушным линиям или кабелям любой длины, снижая необходимый рабочий ток до сколь угодно малой величины.
Это изобретение освободит от необходимости применения дорогостоящих сооружений, польза от которых весьма ограничена.
Также чрезвычайно распространится беспроводная передача информации во всех областях.
Еще должны воцариться технологии передачи изображений с помощью обычных телеграфических методов и существующих аппаратов.
Эта идея телеграфирования или телефонирования изображений стара, но практические сложности стесняли ее коммерческую реализацию. Было произведено большое количество многообещающих улучшений, и есть все основания ожидать, что успех скоро придет.
Другим ценным новшеством станет электрическая пишущая машинка, управляемая человеческим голосом.
Это достижение заполнит давно ощущаемую потребность, так как покончит с машинистками и сбережет массу труда и времени в офисах.
Готовится появиться на рынке новый и крайне простой электрический тахометр, и как ожидается, окажется полезен на электростанциях и центральных станциях, на кораблях, локомотивах и автомобилях.
Вскоре будут введено много муниципальных усовершенствований, основывающихся на электричестве.
Скоро повсюду будут стоять уничтожители дыма, поглотители пыли, озонаторы, стерилизаторы воды, воздуха, еды и одежды, на улицах — устройства для предотвращения дорожных катастроф, в подземках — поднимающие дорожки.
В городе станет практически невозможным заразиться болезнетворными микробами или получить травму, а люди из сельской местности будут ехать в города, чтобы отдохнуть и набраться сил.
Военные электрические изобретения
Нынешний международный конфликт — это мощный стимул к изобретению устройств и орудий войны.
Скоро сделают электрическую пушку. Удивительно, что ее не сделали давным давно.
Дирижабли и аэропланы будут оборудоваться небольшими электрическими генераторами высокого напряжения, от которых смертоносные токи будут по тонким проводам пускаться на землю.
Военные корабли и субмарины будут снабжаться электрическими и магнитными датчиками такой чувствительности, что будет обнаруживаться приближение любого тела под водой или в темноте.
Торпеды и плавучие мины также будут иметь средства наведения, сами направляться автоматически и безошибочно к фатальному соприкосновению с поражаемым объектом.
Техника телавтоматика, или беспроводного управления автоматическими машинами на расстоянии, будет играть очень важную роль в будущих войнах, а возможно, и в следующих стадиях нынешней.
Подобные приспособления, действующие как будто они наделены разумом, будут применяться бесчисленными путями и в нападении, и в обороне.
Они могут принять вид аэропланов, воздушных шаров, автомобилей, надводных и подводных судов, или других форм, в соответствии с требованиями в каждом конкретном случае, и их дальность и разрушительная сила будут больше, чем у средств, применяемых сейчас.
Я уверен, что телавтоматическая воздушная торпеда сделает огромные осадные пушки, на которых сейчас стоит вся оборона, ненужными.
И таких изобретений можно предложить целую кучу, не исчерпав всех возможностей.
Прогресс даже при существующих условиях идет достаточно быстро, но когда станет возможной беспроводная передача энергии для обычных нужд, человечески прогресс вероятно приобретет характер урагана.
Важность этой изумительной технологии для будущего существования и благополучия человеческой расы столь превосходит все прочее, что ясно представлять основные факторы, связанные с ее развитием, следовало бы всем просвещенным людям.
Энергия будущего
В нашем распоряжении есть три главных источника жизнеобеспечивающей энергии— топливо, водяная энергия и тепло солнечных лучей.
Инженеры часто говорят о покорении энергии приливов, но обескураживающая правда состоит в том, что приливная вода на один акр суши будет в среднем давать одну лошадиную силу.
Тысячи механиков и изобретателей тратят свои силы в попытках построить волновые моторы, не осознавая, что энергия, получаемая таким образом, никогда не сможет конкурировать с другими источниками.
Сила ветра дает гораздо лучшие возможности и в определенных отношениях весьма ценна, но ее далеко недостаточно.
Более того, приливы, волны и ветры дают лишь периодическую и часто изменчивую энергию, и требуют необходимости в больших и дорогих аккумуляторных установках.
Конечно, есть и другие возможности, но отдаленные, и мы вынуждены зависеть от первого из трех ресурсов.
Если мы используем топливо для получения энергии, то мы проживаем свой капитал и быстро исчерпываем его.
Это варварский и безрассудно расточительный метод, и его надо прекратить в интересах будущих поколений. Тепло солнечных лучей представляет собой неизмеримые количества энергии, намного превосходящие водяную.
Земля получает эквивалент 83 футофунтов в секунду на каждый квадратный фут, на который лучи падают перпендикулярно.
Из простых геометрических приемов, примененных к сферическому телу, следует, что средняя скорость на квадратный фут земной поверхности равна одной четвертой этого, или 20 футофунтов.
То есть, более одного миллиона лошадиных сил на квадратную милю, или в 250 раз больше энергии воды на ту же площадь.
Но это так только в теории; практические факты представляют все это в ином свете.
Например, если рассматривать Соединенные Штаты и учесть среднюю широту, внутридневные колебания, ежедневные изменения, сезонные вариации и нерегулярные изменения, эта энергия солнечных лучей уменьшится до одной десятой, или 100,000 лошадиных сил на квадратную милю, из которых мы могли бы смочь получить из высокоскоростных турбин низкого давления 10,000 лошадиных сил.
Сделать это означало бы создание таких больших и дорогих машин и аккумуляторных установок, что подобный проект лежит далеко за пределами осуществимого.
Неизбежный вывод состоит в том, что энергия воды— безусловно наш самый ценный ресурс.
Исходя из этого человечество должно строить свои надежды на будущее. При ее полном освоении и наличии беспроводной передачи энергии на любое расстояние, человек сможет решить все проблемы материального существования.
Расстояния, являющиеся основной преградой человеческому прогрессу, для мысли, слова и действия исчезнут полностью.
Человечество объединится, войны станут невозможны, и повсюду воцарится мир.
Статья 7: Электрический привод для военных кораблей.
(New York Herald, Febr. 25, 1917).
Идеальная простота индукционного мотора, его полная реверсивность и другие уникальные качества делают его в высшей степени удобным для тяги кораблей, и с тех самых пор, как я представил свою систему передачи энергии вниманию своим коллегам через Американский Институт Инженеров Электротехников, я энергично настаивал на ее применении для этой цели.
В течение многих лет эта схема объявлялась неосуществимой, и на меня сыпались обвинения в заблуждениях и некомпетентности. В 1900, когда моя статья, защищающая электрический привод, появилась в Журнале Century, Морское Кораблестроение обозвало это проект "ослиным упрямством", и ярость, вызванная моими предложениями, была такова, что редактор другого технического периодического издания подал в отставку и порвал отношения, чтобы не допустить публикацию некоторых нападок.
Такой же прием был оказан и моему беспроводному кораблю неоднократно описанному в Herald за 1898.
Патенты на эти изобретения с тех пор уже истекли, и теперь они являются общим достоянием.
Мало помалу безумный антагонизм и невежество уступили место доброжелательному интересу, признанию и справедливой оценке. Недавно Министерство Военно-Морского Флота заключило контракт общей суммой в $ 100,000,000 на постройку семи военных судов с приводом от индукционного мотора, и такая же сумма назначена в покрытие стоимости четырех гигантских военных крейсера, которые должны быть оснащены так же.
Этот последний проект вызвал сопротивление некоторых кораблестроителей, изготовителей турбин, электропроизводителей и инженеров, которые, опасаясь фатальной ошибки со стороны правительства и под влиянием патриотических побуждений, убеждали власти в использовании редукционной турбины.
Полемическая переписка
С.А. Свенсону из Военно-Морской Комиссии Сената были написаны многочисленные письма протеста, но все, что из этой переписки пока что вышло, это только споры, без всякой выгоды для тех, кто ищет информацию.
Прискорбно, что эту полемику надо было затеять в данный критический момент, когда осознается категоричная необходимость незамедлительной подготовки к нависшей национальной угрозе, и в виду этого нельзя позволять никаким сомнениям оставаться в общественных умах относительно превосходства оснащения, рекомендованного флотскими специалистами.
Ниже я постараюсь сделать это понятным обычному читателю.
Наиболее эффективным средством тяги является струя воды, выбрасываемая за кормой в обратном направлении из корпуса судна. Хотя управляющие ее действием теоретические законы, были точно сформулированы пятьдесят лет назад Ранкином, странное и необъяснимое предубеждение против этого устройства до сих пор преобладает среди инженеров и авторов учебников по гидравлике.
Но дальновидные люди ясно осознают его возможности. Хотя наши нынешние движущие средства не позволяют воспользоваться преимуществами струи, можно с уверенностью предсказывать, что скоро она послужит средством более полного завоевания океанов.
Я твердо уверен в этом когда пишу эти строки, потому что одно только; это, будучи примененное к субмаринам, наводящим ужас на море, сможет объяснить, как им легко удастся избегать обнаружения микрофонными приборами. Излучаемый звук — это Ахиллесова пята подводных лодок. Его подавление существенно повышает разрушительный потенциал этого нового оружия.
Спиральный гребной винт
Тем не менее, в существующих условиях наилучшие результаты для надводных судов дает спиральный гребной винт, который приводится в движение четырь я путями.
Первый, прямо от вала первичного двигателя; второй, посредством шестерни; третий, через гидравлическую передачу, и четвертый, электрическим передатчиком энергии.
Так как винт для экономии энергии должен вращаться с умеренной скоростью, первый из упомянутых, "прямой привод", лучше всего подходит для возвратно-поступательного или роторно-поршневого двигателя.
Первый устарел, второй невозможен, и конкуренция на рынке выводит вперед турбину. Но из- за ее непомерной скорости, неизбежно нужной для ее хорошей производительности, пришлось переходить к винту.
Это, в свое время, выполнялось путем "ступенчатости" — то есть пропускания пара последовательно через множество турбин, — схемы, очевидно влекущей за собой огромные недостатки, финансовые и прочие.
Тогда необходимость уменьшить размеры и стоимость оборудования и обеспечить более хорошую работу вынудила применить вторую систему— "шестеренчатый турбинный привод", в которой специальное колесо с лопастями, впервые введенное Де Лавалем, передает движение винту.
После этого попытки избавиться от определенных ограничений этой комбинации привели в результате к третьему, "гидравлическому приводу", турбине, приводящей в действие гребной винт посредством центробежного насоса и водяного мотора.
И наконец, в дальнейшем продвижении к совершенству, прибегли к последней из перечисленных компоновок— "электрическому приводу".
В этом случае турбина сообщает вращение динамо, которое в свою очередь приводит в движение мотор, несущий на своем валу винт.
Преимущества разных видов
Каждый из этих видов имел своих приверженцев и чемпионов. В принципе, первый был бы предпочтительной, если бы не был во многих отношениях ущербным.
Второй тип дешев, но серьезным возражением является передача. Хотя и менее экономичный, третий зарекомендовал себя множеством практичных и ценных свойств.
Что касается последнего, он не очень эффективен, но дает результаты, недостижимые другими видами.
Закон выживания наиболее приспособленного доказывает сам себя, и борьба за первенство теперь идет между шестеренчатым турбинным и электрическим приводами.
В результате постепенного развития режущих инструментов, научного проектирования, достижений металлургии и улучшения смазок так называемая шевронная зубчатая передача была доведена до высочайшего совершенства.
Де Лаваль достиг в трансмиссии от двигателя к ведомому валу эффективности в девяносто семь процентов, а МакАльпин, Мелвилл и Вестингнауз девяноста восьми с половиной процентов.
С другой стороны, девяносто три и три четверти процента можно считать максимумом при электрических агрегате. Это означает, что с передачей та же турбина будет давать на пять процентов больше мощности винту, что должно увеличить скорость крейсера от тридцати пяти до немного более чем тридцати с половиной узлов.
И если еще на первый взгляд все выглядит так, будто электрический привод требует дополнительного места, тяжелее и дороже стоит, то совершенно естественно, что те, кто не проводил всестороннего изучения во всех его фазах, выносят решение в пользу передачи.
Некоторые фатальные ошибки
Но тщательное исследование предмета привело бы их к перемене своего мнения. В оценке сравнительных достоинств этих существенно различающихся движущих средств они делают две фатальные ошибки.
Первая — это принятие в качестве критерия мощности, передаваемой в ненормальном режиме; вторая — проведение параллели между установками совершенно различными, одной примитивной, а другой сложной, при том, что первая неспособна выполнять важные функции второй.
Когда посылки ошибочны, делаемые из них выводы неизбежно ложны.
Так оппоненты электрического привода приходят к выводу, что он менее эффективен, чем передача, весит больше, более дорог и его работоспособность под вопросом.
Насколько правильна эта точка зрения в полемике, станет очевидным в результате изучения хорошо установленных фактов.
Электрический привод имеет комплексное влияние на результаты в работе корабля.
Ради краткости он будет рассматриваться только в следующих главных аспектах: (1) производительность турбины, (2) мощность, передаваемая винту, (3) эффективность винта, (4) ход на малой мощности, (5) действие при высокой мощности, (6 ) потребление топлива вспомогательными устройствами и корабельными аппаратами, (7) общая экономия и (8) быстрота и точность управления всеми действиями, внутренними и внешними.
Современные турбины чрезвычайно неудобны для корабельного привода.
Они являют собой поразительный пример устаревшего изобретения, ценность которого невелика, но которое возведено в положение выдающейся коммерческой выгоды в результате глубоких исследований и поразительного искусства механиков.
С их сотнями тысяч тонких лопаток, столь легко выходящих из строя, поршнями, которые становятся неэкономичными из-за коррозии и эррозии, и малыми зазорами между поверхностями, которые вращаются с сумасшедшей скоростью, они являются постоянным источников рисков и опасностей.
Невозвратные турбины
Но их кардинальный недостаток — это их невозвратность, которая вынуждает для заднего хода использовать отдельные турбины.
Все это, помимо высоких расходов и значительных потерь на трение, налагает узкие ограничения на температуру рабочего тела.
Очень высокий перегрев, столь желательный в термо-динамическом преобразовании, нельзя даже рассматривать, но от 200 до 300°F допустимо.
В этой степени турбина имеет преимущество, если приводит в движение турбину.
Две сотни градусов перегрева обычно дают экономию примерно в двадцать три процента пара и десять процентов топлива.
Это, однако, не единственный выигрыш. Турбина, избавленная от всех недостатков зубчатой передачи, может безопасно работать при более высокой окружной скоростью и соответственно более высокой эффективностью и отдачей.
Таким образом, путем умеренного перегрева и других простых и допустимых приемов, становится осуществимым получение на двадцать пять процентов большей мощности из того же топлива, и одно только это давало бы электрическому приводу решительное превосходство над конкурентом.
Механический Tour de force
Что касается энергии, передаваемой от турбины на винт, в свете вышесказанного представляется, что передача лучше на пять процентов. Может быть это и так в исключительных испытаниях, но обстоит совсем по-другому в реальной работе.
В этом прослеживается ошибка тех, кто принимает результаты, полученные при постоянной нагрузке, за стандарт для сравнения.
Создание современной высокоскоростной передачи явилось воистину tour de force научных машинистов.
Это чудесное устройство, но ему также присущи неотделимые слабости и недостатки.
Поскольку заметные потери на трение в ней постоянны в широком диапазоне производительностей, при малой нагрузке поглощается относительно большое количество энергии.
Передача также очень чувствительна к ударам и вибрации, которые нарушают капиллярную масляную пленку, жизненно важную для гладкой работы.
Как следствие, возникает большая потеря энергии, когда противодействующая сила подвержена частым и внезапным флюктуациям.
Измерения, которые я провел над турбинной передачей, показали, что хотя эффективность при неизменном и нормальном усилии составляла девяносто три процента, при быстро меняющейся нагрузке получалось не больше девяноста процентов. Это то, что можно ожидать на практике.
Любой, кто слышал, как надрываются двигатели парохода в бурном море, не мог не заметить, как меняется вращающее усилие при продольной и поперечной качке, рассекании больших волн и прохождении через противоборствующие подводные течения.
Похожее положение вещей противостоит военному кораблю в бою, как подтвердили недавние морские сражение, когда взрывы снарядов вздымали горы воды. При подобных обстоятельствах передача находится в очень невыгодном положении, тогда как электрический привод чувствителен к этим помехам в гораздо меньшей степени.
Таким образом, представление о том, что передача передает больше первичной мощности к винту, чем комбинация динамо и мотора, во многом иллюзорна.
Есть богатые доказательства, экспериментальные и умозрительные, что истинно как раз обратное.