Заявку на изобретение поперечногирляндной гидросиловой установки я сдал 17 февраля 1959 года. Но это не было концом работы!
Казалось бы, теперь, когда все было в порядке, можно с облегчением сказать «уф!». По-видимому, ничто не мешает приняться за уборку на рабочем столе, чтобы освободить место для набросков и заметок, связанных с какими-то другими делами. Однако проблема крепко держит изобретателя за руку, не отпускает, и едва кончен один этап, как начинается следующий.
Появившееся на свет детище предъявляет родителю целый ряд претензий. Оно требует, чтобы его на первых порах опекали и привили ему необходимую культуру. Конечно, в данном случае имеется в виду техническая культура. Ведь все части любой машины должны быть продуманы до мельчайших деталей, чтобы они выполняли свое назначение наиболее разумным образом и с наибольшей пользой — это дело чести создающего машину инженера! «Педагогика» здесь чисто инженерная. Но суть та же: у технического детища нужно убрать все дефекты, мешающие нормально работать, и развить качества, делающие его ценным членом технического общества.
По программе испытаний гирляндной гидротурбинной установки мы должны были получить лишь ее электрические характеристики, загружая электросеть при помощи реостатов. Но для дела интересней был факт освещения деревни. Важно, чтобы народ понял ценность гирляндных ГЭС. И тогда нам гарантирована помощь. А мы очень нуждались в этом. Ведь мы, испытатели, еще многого не знала о нашей установке и ко многому были не готовы.
Было ясно, например, что без лебедки гирляндную гидроэлектростанцию на реке шириной около сорока метров не поставить. Но лебедки у нас не было. Привозить — дорого. Тогда нужен хотя бы обычный ворот. И вот простой и удобный ворот из железных труб за день сооружает здесь же, в совхозной мастерской, народный умелец Иван Никанорович Морозов.
Первая установка, состоящая из изготовленных вручную 70 турбин, имела небольшую мощность. Однако несколько домов деревни Порожки получили свет. Турбины работали с неделю, а затем начали выходить из строя. Пришлось усовершенствовать узлы закрепления турбин, и гирлянда проработала еще две с половиной недели. Внесли изменения в конструкцию гирлянды и подключили к установке еще четыре дома. Но… энергии не хватало! Поставили более мощный генератор, и лишь тогда деревня осветилась полностью. На этом исследования на реке не прекратились. Еще раз сменили генератор, заменяли и гирлянду. В ней стало теперь 90 турбин. Затем поставили вторую гирлянду — для исследований. Генераторы в них были разные: постоянного и переменного тока.
Чтобы трос вращался равномерно, я решил закреплять турбины парами, сместив их одну относительно другой на 90 градусов. Турбины в паре должны отстоять одна от другой настолько, чтобы они не могли задевать друг друга, когда трос выгнется широкой дугой поперек реки. И это не все: при скручивании трос укорачивается, и это тоже надо учесть, делая просветы между турбинами. Выгодно, наверное, сделать эти расстояния как можно меньше, чтобы нанизать в гирлянду побольше турбин. Но какими должны быть промежутки между турбинами, точно никто не знал.
Обычно гирлянду натягивали воротом таким образом, чтобы угол ее провиса между берегами был градусов двадцать пять — тридцать. Но вот один раз в гирлянду впрягли сто турбин. Расстояния между турбинными парами были по четыре сантиметра. На вороте работали двое: натягивали трос поперек реки. Натяжение гирлянды увеличивалось, но провес был еще градусов сорок пять, тянуть трос стало тяжело. Остановили ворот. Подключили сеть. Гирлянда заработала, но как-то необычно: уменьшился шум, да и гребень воды над частью гирлянды, которая расположена со стороны генераторной опоры, изменил привычную форму — стал ниже и шире… Что же оказалось? Остановив гирлянду, мы увидели, что часть турбин исковеркана, скручена в спираль. Мы упустили из виду одну мелочь. Ведь трос при скручивании укорачивается! Вот и вышло так, что укоротившийся трос сдавил турбины, потому что просветы между ними оказались слишком малы…
Ну что ж, надо учесть этот урок. Сделать это нетрудно. Турбинные пары на тросе мы стали ставить с разными промежутками: чем ближе к генератору, тем больше промежуток между парами. А позднее я вывел точные формулы, и оказалось, что гирляндная ГЭС должна работать при угле провиса не больше чем в 30 градусов.
Происшествия на испытаниях бывали самые разные: то гирлянда при установке находила на камень, то турбины на гибком валу проворачивались, проскальзывали, то еще что-нибудь.
Много раз приходилось менять конструкцию креплений турбин на тросе. Какие только варианты мы не перепробовали! Но ничего надежного не могли найти. Вопрос о креплении турбин крутился вокруг да около троса, и вот однажды появилась робкая мысль: а что, если в месте крепления турбинной пары пропустить через трос стержень? Проверить экспериментально жизнеспособность этой идеи — дело нехитрое. В конце деревни к толстенному стволу спиленной ветлы были привернуты тиски, принесли молоток, свернутый кусок троса, острозаточенную десятимиллиметровую свайку (инструмент вроде гвоздя или шила), кусков десять шестимиллиметрового прутка, а также пару турбин. Раздвинув верхние пряди троса, я просунул свайку через его сердцевину. «Совсем не трудно», — отметил я с удивлением. Затем прутом вытолкнул свайку. Пруток оказался пропущенным сквозь трос. Отогнул в тисках концы прутка, пропустил их через диски турбин и закрепил, перегнув еще раз. Посмотрел — ладно получается: сохраняются междутурбинные расстояния и гибкость вала, а проскальзывание турбин на оси совершенно исключено. И всего одна деталь — поводок из обрезка прутка!
Теперь надо все проверить в рабочих условиях. Сняли с гирляндной установки пять турбинных пар и переделали их крепление. Проработали эти турбины недели полторы, затем мы остановили гирлянду, подтащили к берегу — и ахнули: в местах крепления из троса торчали какие-то петли… При этом все шесть наружных прядей троса целы. Опять опыт указал нам на то, что нами была упущена из виду мелочь. Действительно, при скручивании трос укоротился, но неравномерно. Средней его пряди, укоротившейся совсем незначительно, было некуда деваться. Вот она и вылезла через раздвинутые прутком наружные пряди троса! Прочности троса ничто не угрожало, но трос все же был испорчен. Тогда мы решили укрепить пять пар таких же турбин на тросе, который имел органический сердечник: иначе говоря, на тросе, у которого металлическими нитями оплетена центральная прядь, изготовленная из растительного волокна, то есть оплетен обыкновенный канат. И что же? Испытания прошли замечательно! После двадцати дней работы — никакой порчи троса. С него мы легко сняли этот десяток турбин с поводковыми креплениями, а затем вновь их закрепили в прежних местах. Удобно. Просто.
Через два года на это «устройство для крепления турбин к тросу гирляндной установки» было выдано авторское свидетельство. Но это потом, а уже на следующий день испытаний установки потребовалось решать другие задачи…
В авторском свидетельстве указывалось, что можно установить несколько гирлянд друг за другом и связать их по берегу общей трансмиссией. Это правда. Только что толку, если гирлянд много, а общая их мощность чуть побольше, чем у одной гирлянды…
Однажды, приглядываясь к работе двух одногирляндных установок, только что поставленных нами, мы обратили внимание на следующее. За первой гирляндой — верхней по течению — тянулся пенный ковер, который простирался до второй гирлянды, а за ней тянулась широкая белесая дорога, постепенно редеющая. По пене было хорошо видно: сразу за гирляндами поверхностная скорость течения воды очень мала. Но метров через пятнадцать она восстанавливается. Если сблизить гирлянды на расстояние до пяти метров, нижняя даст лишь половину возможной мощности. Поэтому, когда ставили вторую гирлянду — ниже по течению, — пришлось удалить ее от первой на двадцать метров: лишь при таком интервале ее мощность не падала.