Изобретение паровой турбины

История техники полна примеров, когда изобретатели из разных стран независимо друг от друга работали над решением общей задачи. Яркий пример такого «международного сотрудничества» — создание паровой турбины.
Первый важный шаг в разработке нового технического средства, потеснившего паровую машину, сделал шведский инженер Карл Густав Патрик Лаваль (1845—1913). По происхождению он был французом, но его предки ещё в XVI в. уехали из Франции в Швецию, спасаясь от религиозных преследований. Благодаря острому уму и незаурядным способностям Лаваль сразу после окончания в 1872 г. Упсальского университета блестяще защитил докторскую диссертацию. Первые его изобретения — усовершенствования в химической и горнорудной технологиях. За эти изобретения инженер получил несколько десятков патентов. В 1878 г. Лаваль сконструировал молочный сепаратор (от лат. separator — «отделитель»). Принцип работы устройства прост.
Емкость с молоком должна вращаться со скоростью более 100 об/с. Центробежная сила будет отбрасывать к стенкам ёмкости воду, более лёгкий жир соберётся в центре, в результате сливки и обезжиренное (снятое) молоко разделятся. Но как получить нужную скорость? В поисках ответа на этот вопрос учёный и изобрёл паровую турбину. В 1889 г. она была построена. Паровая турбина Лаваля представляет собой колесо с лопатками. Струя пара, образующегося в котле, вырывается из трубы (сопла), давит на лопасти и раскручивает колесо. Экспериментируя с разными трубками для подачи пара, конструктор пришёл к выводу, что они должны иметь форму конуса. Так появилось применяемое до настоящего времени сопло Лаваля (патент 1889 г.). Это важное открытие изобретатель сделал, скорее, интуитивно; понадобилось ещё несколько десятков лет, чтобы теоретики доказали, что сопло именно такой формы даёт наилучший эффект. Следующий шаг в разработке турбин сделал изобретатель из Англии Чарлз Алджернон Парсонс (1854— 1931). Когда Лаваль уже работал над созданием турбины, Парсонс ещё учился в Кембриджском университете. Он, как и положено представителю
аристократического рода (его отец, лорд Росс, был известным астрономом и общественным деятелем), получил разностороннее образование. Заниматься турбинами начал в 1881 г., а уже спустя три года ему выдали патент на собственную конструкцию: Парсонс соединил паровую турбину с генератором электрической энергии. С помощью турбины стало возможно вырабатывать электричество, и это сразу повысило интерес общества к паровым турбинам. В результате 15-летних изысканий Парсонс создал наиболее совершенную по тем временам реактивную многоступенчатую турбину. Он сделал несколько изобретений, повысивших экономичность этого устройства (доработал конструкцию уплотнений, способы крепления лопаток в колесе, систему регулирования числа оборотов).
Вскоре французский учёный Огюст Рато (1863—1930), обобщив уже имевшийся опыт, создал комплексную теорию турбомашин. Он разработал оригинальную многоступенчатую турбину, которая с успехом демонстрировалась на Всемирной выставке, проходившей в столице Франции в 1900 г. Для каждой ступени турбины Рато рассчитал оптимальное падение давления, что обеспечило высокий общий коэффициент полезного действия машины.
С 1900 г. известная компания «Вестингауз» начала выпуск турбин новой системы
американского изобретателя Гленна Кертиса (1879—1954). В его машине скорость вращения
турбины была ниже, а энергия пара использовалась полнее. Поэтому турбины Кертиса
отличались меньшими размерами и более надёжной конструкцией.
Одна из главных областей применения паровых турбин — двигательные установки кораблей.
Первое судно с паротурбинным двигателем — «Турбиния», — построенное Парсонсом в 1894
г., развивало скорость до 32 узлов (около 59 км/ч). С 1900 г. турбины начали устанавливать на
миноносцах, а после 1906 г. все большие военные корабли оснащались турбинными
двигателями. В том же, 1906 г. на воду были спущены два крупных пассажирских
трансатлантических лайнера с турбинными установками — «Лузитания» и «Мавритания».