Сильнее стали

Из патента Путнама на ветряк,
март 1941 года.

"Отрицательный результат -- тоже результат".

Нильс Бор

Дедушкин Бугор не добился главного -- дешёвой электроэнергии. Давайте попробуем оценить, насколько далек он был от цели. В Википедии говорится (к сожалению не могу проверить первоисточник), что по оценкам 1945 года стоимость энергии от блока из шести турбин, аналогичных Бугру, превысила бы в полтора раза экономически приемлемую. Однако, полтора раза, это всего полтора раза, не на порядок и даже не в разы, в то время как от страны к стране стоимость электроэнергии для конечного потребителя меняется именно что в разы. Более того, если посмотреть на оптовые цены, то они так же колеблются даже в пределах одной страны; в зависимости от поставщика и удалённости потребителя (и его способности торговаться). Так что, в другом месте проект мог бы и окупиться, почему бы и нет. Конечно, если оставить в стороне вопрос о надёжности и долговечности.

Посмотрим в современных ценах. Имеем стоимость турбины 20 млн. USD, что сильно завышено, поскольку стоимость опытного образца всегда существенно выше стоимости даже микросерийного изделия. Стоимость электричества для потребителей в США примем для ровного счёта 0,15 USD за киловатт-час, что чуть выше среднего. Средняя мощность, выдаваемая турбиной -- 300 кВт. Пусть она работает 3/4 времени в году (остальное штиль и прочие простои). Тогда можно оценить время, за которое она окупится.

Т = 20 млн. USD / (0,15 USD/кВт*ч * 300 кВт * 3/4 * 365,25 * 24) = 68 лет

Это печальный результат, представить себе столь долгоживущую технику сложно. Конечно, расчёт был по максимуму, но многое также не учтено и в сторону увеличения стоимости электричества: стоимость техобслуживания, банковский процент и пр.. Забегая в будущее скажу, что теперь турбина на несколько мегаватт стоит в разы дешевле 20 миллионов.

В 1945 году цены были другие, другое и соотношение между ними, но выводы были сделаны такие же, какие можно сделать теперь. Для окупаемости турбины необходимо снижать её стоимость и повышать долговечность. Для снижения стоимости её нужно делать мощнее. Это был не вполне тривиальный вывод. Однако, он подкреплялся как эмпирическими данными, так и общими соображениями.

Общие соображения таковы. Как мы помним, мощность турбины пропорциональна квадрату диаметра колеса, т.е., квадрату линейных размеров турбины. Стоимость же турбины прямо пропорциональна линейному размеру. Увеличивая стоимость турбины в два раза, мы увеличиваем её мощность и финансовую отдачу от неё в четыре раза. Соответственно, киловатт-час становится в два раза дешевле. К сожалению, это не совсем так. Просто так линейно увеличить размеры турбины нельзя, не выдержит, сломается, что и продемонстрировала турбина Смита-Путнама. Выходит, что как ни крути, а самая главная задача, стоявшая перед разработчиками ветровых турбин, заключалась в повышении их надёжности, в увеличении прочности, говоря бытовым языком.

Давайте проведём ещё один расчёт из школьного курса физики, чтобы оценить величину нагрузки, приложенной к основанию лопастей, к тому месту, где порвалось. Вес лопасти 8 тонн, но это далеко ещё не вся нагрузка, нужно учесть центробежные силы. Центробежная сила приложена к центру масс лопасти. Поскольку лопасть была сделана цилиндрической, то центр масс у ней находился примерно посередине, то есть, в 13-ти метрах от оси. Скорость вращения 28 оборотов в минуту. Ускорение свободного падения 9,8 м/c². Тогда центробежная сила в тоннах-силе равна:

F = 8 т * 13 м * (2 * 3,14 * 28 oб/мин / 60 сек)² / 9,8 м/c² = 91 тонна-сила

Вот так, центробежная сила на порядок превышает гравитационную. Таков факт из жизни ветряков. Неудивительно, что лопасть улетела, ведь что такое, эти 90 тонн? Это современный груженный железнодорожный вагон, или спейс-шаттл без бака и ускорителей. Два таких по обе стороны оси болтались на Дедушкином Бугре. Полезно также сравнить эту нагрузку с общей массой ветряка -- 75 тонн.

Если бы лопасти были бы сделаны коническими, уменьшающимися к ободу ветряного колеса, то нагрузка была бы значительно меньше, а лопасть прослужила бы дольше. Во-первых, уменьшилась бы масса лопасти, а во-вторых, центр её масс сместился бы к оси (два первых члена в формуле). Впрочем, я не думаю, что статическая нагрузка была причиной поломки. Консультанты из Гарварда наверняка посчитали её аккуратно (много ума для расчёта нагрузки не надо, как мы видели, а для расчёта прочности берётся балка с защемлённым концом). Обеспечить прочность при такой нагрузке и габаритах не так уж и сложно (вагоны же не отрываются друг от друга). Дело тут в другом.

На картинке в начале поста, взятой из патента Путнама, автор пытался изобразить особенности ветровой нагрузки. Стрелочки, обозначающие направление ветра, идут с разных направлений, а изогнутые линии указывают на завихрения в воздухе. Палмер выделяет два типа турбулентности: приземный, исходящий от рельефа местности, и высотный, от облаков. Турбулентность создаёт порывы ветра (gusts), представляющие собой грозную силу. Мощность ветра зависит в кубической степени от его скорости. Стало быть, всего двукратное изменение скорости ветра приводит к восьмикратному изменению нагрузки, той самой, что оттягивает лопасти силой в 90 тонн и вращает мегаваттный генератор. Поэтому Палмер предусмотрел возможность уклонения лопастей от ветра, подобно тому, как уклоняются ветви деревьев, что показано на картинке тремя разными положениями лопастей. Очень современное решение, должен заметить, но на базе техники середины прошлого века, со всеми её изьянами.

Есть ещё одна неоднородность ветра, которая хотя и слабей первой, но не менее опасна, а именно, высотный градиент. У поверхности земли скорость ветра в среднем ниже, чем на высоте. Это не было бы особой проблемой, если бы колесо не вращалось. А так получается, что лопасть, находящаяся в нижнем положении, испытывает другую нагрузку, чем когда она находится в верхнем положении. Добавим сюда нагрузку от силы тяжести. Да, она невелика по сравнению с центробежной, плохо что она тоже оказывается переменной. Вес лопасти в нижнем положении отрывает её от оси, а в верхнем прижимает к оси. То есть, нагрузка не просто переменная, но она меняет знак, что называется. И так происходит каждый оборот.

Давайте посчитаем, сколько всего сделало оборотов колесо, пока у него не оторвалась лопасть. Сделать это легко, поскольку скорость вращения была фиксированной. Время работы составило 1150 часов, частота вращения 28 оборотов в минуту.

N = 1150 ч * 28 об/мин * 60 мин = 2 млн. циклов

И это очень печально. Если бы число циклов было на пару порядков меньше, то была бы надежда на простое решение. Нет, специалисты из университетов всё правильно посчитали. Здесь необходимо сделать небольшое отступление в теорию прочности, чтобы разрешить этот парадокс.

В советских технических вузах бытовала пословица: сдал сопромат, можешь жениться. Сложней теории прочности предмета не было. Преподавали его соответствующим образом; один-два курса (а то и вовсе один семестр) в середине учёбы, когда способность к обучению у студента максимальная. И принимали экзамены тоже исходя из того, что студенты ничего не поняли. Гуманные экзаменаторы, разумеется. Я постараюсь оставаться в рамках банальной эрудиции, без всяких сложностей, не слишком выходя за рамки школьной программы. Конечно, таким образом не получится показать всю проблему, но хотя бы очертить её габариты.

Возьмём пружинку из стальной проволоки. Слегка растянем её, а затем отпустим. Немного поколебавшись, пружинка вернётся к своей первоначальной форме. То, что происходило с пружинкой в момент растяжения, называется упругой деформацией. Растянем пружинку сильнее, чем в первый раз, и снова отпустим. К прежней форме она уже не вернётся, останется слегка растянутой. Это неупругая или пластическая деформация, другими словами. Теперь медленно потянем пружинку, но так сильно, что она у нас порвётся. Это разрушение, вызванное превышением предела статической прочности. Консультанты рассчитали лопасти так, чтобы их деформация не превышала упругой. К сожалению, этого недостаточно, и здесь мы выходим за рамки школьного курса.

Возьмём такую же пружинку и попробуем отломать от неё кусочек. Для этого, проще всего взять кончик пружинки пассатижами и начать перегибать его в разные стороны так, чтобы после каждого загиба кончик сохранял свою новую форму. То есть, чтобы с ним каждый раз происходила бы пластическая деформация. Вскоре кусочек отломается. Можно даже заранее сказать когда: не позднее, чем через несколько десятков тысяч циклов нагрузки. На самом деле намного скорее, разумеется. Даже наушники от плеера быстрее рвутся, чем за десять тысяч циклов. Говорят, что такое разрушение вызывается малоцикловой усталостью. Её отличительная черта -- пластическая деформация.

Но и в том случае, когда деформация при нагрузке остаётся упругой, изделие все равно может сломаться. Как это и произошло с лопастью ветряка Смита-Путнама. Например, одна мебельная фирма испытывает свою фурнитуру на усталость в течении ста тысяч циклов открывания-закрывания и даже демонстрирует процесс покупателям. Выглядит внушительно, как и гарантированное число открываний-закрываний. Но если увеличить число циклов до миллиона, а то и сотен миллионов, то совсем не факт... В случае с фурнитурой ещё действует фактор истирания контактных поверхностей, так что совсем не факт, но для мебели так много и не надо.

Другое дело детали машин. Возьмём двигатель внутреннего сгорания. Двигатель современного автомобиля вращает коленчатый вал с частотой в несколько тысяч оборотов в минуту. Стало быть, шатун, соединяющий поршень с коленчатым валом, испытает миллион циклов нагрузки всего за несколько часов работы двигателя. За год эксплуатации автомобиля -- сотни миллионов. Ветряк не такой скоростной, как ДВС, но посчитаем: 28 oб/мин, 10 лет эксплуатации, 3/4 времени.

N_nom = 28 oб/мин * 60 мин * 24 ч * 365,25 дн * 10 л * 3/4 = 110 млн. циклов

Итого, необходимое число циклов в 50 раз больше фактического. Помогла бы замена материала в таком случае? В том самом месте, где порвалось, очень может быть, вот только разработчики ветряка не могли знать того наверняка, они блефовали. Потому что здесь мы имеем дело с так называемой многоцикловой усталостью, а в 40-х годах прошлого века толком рассчитывать её не умели даже профессора МИТа.

Считается, что теория усталости была заложена Вильгельмом Альбертом (Wilhelm August Julius Albert) за сто лет до разработки ветряка Смита-Путнама. За это время в процессе усталости материала было понято многое, но, к сожалению, понятого действительно оказалось очень много. Выяснилось, что на усталость влияют такие, например, факторы, как краска, которой окрашена поверхность детали. И что со всем этим делать, было решительно непонятно. Как раз в то время совершались первые попытки создать рабочую теорию, но применить её на практике к сложным деталям не представлялось возможным до появления мощной вычислительной техники. Да и теперь такие расчёты не только сложны, но и не вполне точны. Причиной усталости является рост микротрещин, которые имеют вероятностную, случайную природу, поэтому не следует рассчитывать на точное совпадение расчёта с реальностью. Хорошо, если будет предсказано примерное место образования трещины и приблизительное число циклов для её появления.

В середине же прошлого века такие трещины, как в лопасти ветряка Смита-Путнама, часто оказывались совершенно неожиданной проблемой, которая решалась постфактум. В качестве классического примера можно вспомнить трещину, появлявшуюся в фюзеляжах самолётов "Комета", которая унесла сотни человеческих жизней, прежде чем в конструкцию самолёта были внесены изменения, предотвращающие её образование.

Давайте взглянем на взятый из патента Путнама чертёж крепления лопасти к оси (слева). Если не в одном, так в другом месте, но обязательно порвалось бы, так тут всё непросто. Не через месяц, так через год. Поломка же в ступице колеса неизбежно имела бы катастрофические последствия для всего ветряка, учитывая какие силы на неё действуют. На выявление дефектов и доводку ушли бы годы, а затраты превысили бы начальные многократно. Полагаю, в компании Смита это понимали. Нельзя просто так, без серьёзных детальных расчётов, взять и построить абсолютно новую машину с нуля, которая работала бы годами под тяжелейшими нагрузками и без поломок.

Отрыв лопасти не был первой поломкой. Первым не выдержал подшипник. И тут причина, очевидно, была той же самой: биения, вызванные неравномерностью хода двухлопастного колеса и удары от порывов ветра. И всё это приходилось на подшипник, по которому, вообще-то, всегда запрещают стучать. Одной из последних заявок Кондратюка на патент в области ветроэнергетики было изобретение "Ветроколесо ветродвигателя, не передающего на вал изгибающих моментов", похоже, он уже понимал величину проблемы, хотя его ветряк так и не был построен.

Работа ветряного колеса похожа на быструю езду по сильнопересечённой, каменистой местности. Ветряк Смита-Путмана был подобен на этой дороге стальной колымаге без мягких шин и на очень жёсткой подвеске. Ветер не мог его не разбить. Интересно, что закрытие проекта Путнама в США имело сходные последствия с закрытием проекта Кондратюка в СССР. Если малая (и дорогая) ветрогенерация продолжила своё существование, то о больших машинах вспоминали только редкие энтузиасты, не имевшие средств для реализации своих мечтаний. В тоже время, был в этом провале и оптимистический момент: если обычный, не штормовой ветер сумел разбить стальную конструкцию весом в десятки тонн, то, значит, у него действительно большие возможности.

Назад

К оглавлению

Вперёд

Механика сплошных вторников

Всех святых выноси. 

На Дедушкином Бугре

Ветроэлектростанция Смита-Путнама,
1941 год, Вермонт, США

Итак, разработка проекта "Икар" велась в обстановке отрицания всяческих норм и правил, от юридических и технических до моральных и эстетических, под самодурным руководством, при подавленной конкуренции, с истериками и склоками, в отсутствии представления о цели, c планами от достигнутого, но была также ещё одна черта, характерная для того времени -- закрытость, так что извне виделось нечто совсем иное, чем то, что было на самом деле. Виделось, что русские идут от победы к победе, что вслед за успешным Балаклавским ветряком строится нечто ещё более выдающееся. Такое видение породило волну эпигонства, самым успешным и значительным примером которого стал ветряк Путнама в США. Он даже работал, в чём вы можете сами убедиться, посмотрев видео в конце поста.

Палмер Косслет Путнам (Palmer Cosslet Putnam) родился вместе с ХХ веком в семье издателя Джорджа Хэйвена Путнама (George Haven Putnam). Издательство G. P. Putnam's Sons было основано дедушкой Палмера в 1838 году. Палмер был обеспечен с самого рождения и средствами, и занятием на всю жизнь; и образование, разумеется, получил хорошее (MIT). Его отец Джордж (основателя фирмы, деда нашего героя, звали Джордж Палмер) женился во второй раз когда ему было 55 лет. Через год у них с Эмили, преподавательницы в колледже, родился Палмер. У Джорджа от первого брака с Ребеккой К. было шесть дочерей, из которых одна только Берта (Bertha Haven Putnam), 1872 года рождения, прожила долго и прославилась, став историком-медиевистом. Кроме того, у Джорджа было много других приключений. Европа, Гражданская война в США, в которой он участвовал на стороне северян, работа в издательстве, которое он возглавил, когда ему ещё не было тридцати, и которое он нёс на себе 52 года, пока не передал, наконец, сыну. И неплохо нёс, он даже как-то нанял на работу самого Теодора Рузвельта, правда, когда тот был ещё совсем молод.

Что же касается самого Палмера, то о нём осталось немного письменных свидетельств, хотя он дожил до 1984 года. С другой стороны, в том нет ничего удивительного, ведь Палмер был инженером, они редко привлекают внимание пишущей публики, а мемуаров он не оставил. Работа в издательстве, видимо, пришлась ему не по душе; в 1932 году он передаёт своё первородство кузену Джорджу Палмеру II, о котором известно не многим больше. В первую очередь то, что он развёлся со своей женой, чтобы жениться на Амелии Эрхарт (Amelia Mary Earhart). Вот она действительно была суперзвездой. Легендарная женщина-пилот, первая перелетевшая через Атлантику, была, что теперь называется, медийной персоной. Её принимали даже Рузвельты, хотя, у Путнамов с ними было давнее знакомство, как мы помним. В 1937 году, в самом конце своего кругосветного перелёта, самолёт Амелии бесследно исчез над водами Тихого океана, его разыскивают до сих пор.

Палмер лётчиком не был, но зато где-то в 1934 году ему приходит в голову идея строительства ветряка, который бы снизил стоимость электроэнергии для домохозяйств. (Как говорилось в одном фильме: "мы строим дома; хотя они тоже падают, но зато не летают".) В этом его начинании поддержал Вэнивар Буш (Vannevar Bush), который очень высоко ценил Палмера, называл его удалец-молодец (go-getter). Буш работал советником по науке при президенте Рузвельте. (-- Не слишком ли много тут этого старика? -- Что поделать, и в истории Америки случались авторитарные времена.) Пользуясь поддержкой Буша, Пальмер подключил к созданию проекта ведущие научные центры страны; МИТ, Калтех, Гарвард, НАСА, Дженерал Электрик, в его команде работал фон Карман! К 1939 году проект был готов к реализации.

Было принято решение изготовить турбину на производственной базе компании Смита (S. Morgan Smith Co.), производившей в то время гидротурбины. На компанию легли и финансовые затраты. Вот почему в историографии этот ветряк получил название Смит-Путнам. Здесь есть совершенно шикарные фотографии с производства. На фотографии под номером 64 можно увидеть самого Палмера (с трубкой в зубах). Приведу технические характеристики получившейся машины:

Ротор

• Диаметр 175 футов (53 метра)
• 2 лопасти, на шарнирах по осям
• прямоугольные в плане
• аэродинамический профиль НАСА 4418
• 5° закрутка лопасти
• скорость вращения 28,7 об/мин
• регулировка угла атаки по всему размаху лопасти
• наклон оси ротора 12,5°
• высота оси 125 футов (38 метров)
• заветренное расположение (на корме гондолы)

Редуктор

• двухступенчатого типа
• передаточное отношение 20,9
• параллельная конфигурация осей
• гидравлическая муфта на высокоскоростной оси

Генератор

• синхронный переменного тока 60 Гц
• 1250 кВт активной мощности
• 600 об/мин
• 2400 В

Гондола

• активное управление курсовым углом
• сервопривод
• оборудованное место для оператора

Башня

• ферменного типа 
• высота 107 футов (33 метра)
• лифт для персонала
• общая масса с оборудованием 75 тонн

Рабочие характеристики

• минимальная скорость ветра 16 миль/час (7 м/с)
• номинальная скорость ветра 34 мили/час (15 м/с)
• максимальная скорость ветра 60 миль/час (27 м/с)
• полное время работы 1150 часов
• полная наработка энергии 360 МВт*ч

Немного пояснений. В те времена (конец тридцатых годов ХХ века), как уже говорилось ранее, расчёт аэродинамического профиля представлял собой очень сложную задачу. С помощью фон Кармана Палмеру удалось получить один такой плоский профиль (судя по документу 19930092823 из архива НАСА, случилось это в 1939 году, в этом году были получены результаты продувки вышеупомянутого профиля), который был протащен по всему размаху лопасти, отчего она получилась прямоугольной при виде плашмя, или цилиндрической, с точки зрения топологии. Не самая лучшая форма, из-за которой, во многом, проект и провалился.

Заветренное расположение означает, что ротор расположен иначе, чем прежде у ветряных мельниц, либо теперь у современных ветрогенераторов. Не спереди от башни, а позади неё, если следовать по ветру. На корме, как я написал. Такое расположение ротора имеет свои преимущества. В частности, при порывах ветра лопасти изгибаются от башни, а не к башне, что позволяет уменьшить вынос. Тут же следует обратить внимание на наклон оси ротора, он значительный (12,5°), что связано с большим весом лопастей -- каждая по 8 тонн. Поэтому экономия на выносе имела смысл. В последующем, заветренное расположение использовалось часто, пока недостатки его не перевесили преимущества.

Третий важный момент -- мы впервые имеем точные данные по ресурсу и выработке электроэнергии, а не разовые замеры мощности. Результат невелик, но для науки большой шаг.

Площадку для установки ветряка подбирали в холмистой и лесистой местности в штате Вермонт, на восточном побережье США. Не очень далеко от фабрики и место малолюдное, в тоже время потребители неподалёку. В графстве Ратленд (Rutland) есть цепь холмов, на одном из них, под названием Дедушкин Бугор (Grandpa' Knob), с высотой 600 метров над уровнем моря, и остановился выбор. Ожидалось, что там будут постоянные сильные ветры, но это ожидание оправдалось не вполне. Хотя место очень неплохое, теперь там собираются построить ветропарк, но строители столкнулись с проблемой, о которой во времена Путнама не думали.

Кстати о ветреном месте, развитие ветроэнергетики породило новую научную дисциплину, на стыке географии, метеорологии, энергетики и экологии. Русского названия у неё нет, хотя ею ещё Уфимцев занимался, впрочем и по-английски звучит не слишком удачно -- Wind resource assessment. Что-то вроде небесной геологии, для определения месторождений голубого угля. Казалось бы, простое дело, прогнозы погоды есть для любой точки Земли, а на практике требуются многолетние наблюдения -- общие соображения и субъективные впечатления обманчивы.

В августе 1941 года начались испытания Дедушкиного Бугра, а в октябре того же года состоялось пробное подключение электростанции к местной распределительной сети. В ходе испытаний мощность, передаваемая в сеть, достигала 700 кВт. В постоянную эксплуатацию станция была введена только на следующий год и прослужила недолго. 1000 часов, это всего 40 суток непрерывной работы. В феврале 1943 года станция была остановлена из-за повреждения главного подшипника. В работе наступил длительный перерыв, вызванный WWII, в которой США принимали деятельное участие, вопреки широко распространённому у нас мнению о бездействии американцев. На фронтах они в самом деле не были особенно активны, но промышленность в значительной степени перестроилась на войну, в стране наступил дефицит.

Главный инженер проекта Палмер Путман тоже был мобилизован для решения военных задач. Он принял участие в качестве консультанта в разработке автомобиля-амфибии DUKW, прозванного "уткой" (Duck). В частности, ему принадлежала идея оснастить "утку" шинами с пониженным давлением, чтобы предотвратить увязание в прибрежном грунте. Когда автомобиль оказывался на твёрдом грунте, шины сами подкачивались до обычного давления. Таким образом, это было первое устройство для автоматического регулирования давления в автомобильных шинах. Правда, разработал его не Путнам, но принципиальная идея была его. Утки участвовали во многих боевых операциях, включая знаменитую высадку в Нормандии, где были главной ударной силой, спасли множество жизней. Они также поставлялись в Советский союз по лендлизу, и стали прототипом местной линии амфибий. Работоспособные экземпляры уток существуют до сих пор.

После ремонта, в 1945 году, ветряная электростанция на Дедушкином Бугре вновь была запущена в эксплуатацию, но на этот раз проработала ещё меньше. Утром 26 марта 1945 года оператор почувствовал сильнейшую вибрацию и остановил машину. (На видео можно увидеть человека на работающем ветряке. В наше время нахождение людей на башне работающего ветрогенератора строжайше запрещено техникой безопасности, но в середине прошлого века автоматика была проще, а представления о дозволенном риске шире.) Внешний осмотр машины показал, что отсутствует одна из лопастей ветряного колеса. Позже её нашли в четверти километра от башни. Напомню, что вес лопасти составлял восемь тонн. Порвалось в том месте у основания лопасти, где прежде была замечена трещина и проведён ремонт (сварка). Это было фиаско.

Компания Смита отказалась продолжать дальнейшую работу над проектом, несмотря на уверения в том, что если поменять материал, то тогда... Дело было даже не в материале, проблема надёжности просто не рассматривалась. Экономический расчёт показал, что парк из нескольких одинаковых ветряков (что значительно снизит стоимость каждого) не даст конкурентной цены на электричество. Просто никак. Громадная, дорогая конструкция весом в 75 тонн выдавала среднюю мощность в 300 кВт (когда был ветер, разумеется). На проект было потрачено 1,25 миллионов долларов (около 20 млн. в нынешних ценах). Деньги были выброшены на ветер в прямом смысле этого слова. С точки зрения текущего бизнеса, разумеется, научное значение проекта никто не подвергал сомнению даже в компании Смита.

После окончания войны Палмер Путнам обратился к "зелёной" тематике, когда это ещё не было модным. Писал книжки на эту тему. Когда в семидесятых годах прошлого века интерес к ветроэнергетике возродился, на него опять обратили внимание, чему он был рад, учитывая его боевой характер. Правда, ровеснику ХХ века самому тогда было за семьдесят. О его личной жизни ничего не сообщается. Ничего интересного не было, надо понимать.

В заключение пара ремарок. Во-первых, почти везде можно увидеть, что мощность Дедушкиного Бугра превышала мегаватт. Это такая очень вольная отсылка к мощности генератора, но как говорилось в известном анекдоте "съесть-то, он съест..." Документального подтверждения того, что генератор действительно развивал такую мощность хотя бы эпизодически, я не видел. В среднем получилось чуть больше 300 кВт. Во-вторых, с лёгкой руки Буша повторяется, что ветряк Смита-Путнама продемонстрировал... доказал... обеспечил будущее... и т.д., и т.п.. Буша можно понять, ему необходимо было отчитаться перед начальством и финансистами за потраченные им деньги, но нам-то это зачем повторять? Разумные люди ни до, ни после не сомневались в возможности постройки такой машины. Кондратюк вообще намеревался 100-метровый ротор смастерить. Куда важнее были не победы, а поражения, они выявили проблемы, которые стояли на пути к получению дешёвой ветроэнергии.

Назад

К оглавлению

Вперёд

Механика сплошных вторников

Не клянись себе вовсе, ибо это глупо, ведь клятва -- залог, а на кой ляд залог самому себе?

Туннель в небо

Статья про нашего мальчика.

В журнале "Техника -- молодёжи" за 1936 год была опубликована статья под названием "Голубой уголь". Её автором был В. Сорокин некий В. Шпиндлер, ничего узнать о котором мне не удалось. Эта статья для многих являлась единственным источником информации о проекте Наркомата тяжёлой промышленности по постройке в Крыму, на Ай-Петри, мощной ВЭС. Текст её зацитировали до дыр, вставляя отсебятину и тиражируя ошибки.

Например, от статьи к статье, от сайта к сайту путешествует 89 м/c -- среднегодовая скорость ветра на Ай-Петри. Кто-то так прочёл-написал оригинальное значение 8,3 м/c. Или же утверждения о том, что башню планировали поворачивать за растяжки. Господа, повернуть так башню, не уронив её, в принципе невозможно, это доказывается строго математически. В месте крепления тросов к башне появляется лишняя степень свободы, которую никак нельзя устранить без дополнительного закрепления. Короче говоря, читайте оригинал статьи (содержится в картинках, кликабельно). К сожалению, это практически всё, что осталось от проекта. Сам он ушёл в архивы, в начале в архив наркомата тяжёлой промышленности, а потом уже в неведомые дали.

Продолжение статьи.

Также, в сети циркулируют многочисленные снимки якобы останков фундамента башни. На снимках хорошо видно, что бетонный "стакан" расположен на склоне горы, где ему нечего делать. Кроме того, он слишком мал и хлипок для того, чтобы быть фундаментом планировавшегося сооружения, и не соответствует описанию в статье. Возможно, к этому стакану как раз должна была быть прикреплена часть растяжек. Или же стакан вообще не имеет никакого отношения к проекту. "Это не наша база," -- как говорилось в одной книжке.

По счастью для нас, автор и вдохновитель проекта ветряка на Ай-Петри Юрий Васильевич Кондратюк --фигура знаменитая, которой, как и Уфимцевым, интересовались специальные архивариусы. В 1977 году, благодаря Борису Ивановичу Романенко, сослуживцу и однополчанину Кондратюка, ЦК КПУ созвало специальную комиссию под председательством вице-президента АН Украины Г.С. Писаренко. Эта комиссия позволила обнародовать обстоятельства жизни и смерти Кондратюка, собранные как самим Романенко, так и архивариусами. В частности, было рассекречено настоящее имя Кондратюка.

В 1988 году, в рамках подписной научно-популярной серии "Космонавтика, астрономия" издательства "Знание", Б.И. Романенко публикует брошюру "Юрий Васильевич Кондратюк", содержащую биографию этой незаурядной личности. Её можно прочесть в сети. Биография основана на твёрдо установленных архивных фактах, хотя и представлена от лица самого Романенко, с его собственной трактовкой событий и людских мотивов поведения, не всегда, на мой взгляд, правильной. Но автор, надо отдать ему должное, не путает личное мнение с объективной реальностью (как правило). В то время книжка произвела на меня сильное впечатление, в чём-то даже мировоззренческое. С тех пор я её пару раз перечитывал, каждый раз по-новому видя описанные в ней события, поэтому хорошо понимаю желание Романенко вставить собственный комментарий по тому или иному поводу. Помещённый в конце книги синопсис охватывает промежуток времени в 80 лет -- почти вдвое больше земной жизни Кондратюка, человека с двумя фамилиями, но без высшего образования и постоянного места жительства. Характерно, что публикация этого труда не завершила исследования обстоятельств жизни и смерти этого выдающегося изобретателя. В частности, в начале 90-х годов по показаниям однополчан Кондратюка были установлены дата и место его гибели, отличные от указанных в брошюре, а именно, 22-25 февраля 1942 года, д. Кривцово, Болховский район, Орловская область.

Юбилейная монета в 2 гривни
в честь столетия со дня рождения Кондратюка.

Началась же эта история в 1897 году в семье бывшего киевского студента Игнатия Шаргея и его жены, учительницы географии и французского языка Людмилы (урождённая Шлиппенбах). 9 июня в Полтаве, куда вернулся исключённый из университета за участие в волнениях  И.Шаргей. В семье родился мальчик, которого нарекли Александром. Мальчик получился крепкий, но не всё ладно было с его матерью. Будучи беременной, она получила психическую травму, на почве которой развилось заболевание. В период 1902-1903 гг. (точнее не установлено) её помещают в закрытый психиатрический стационар, где она умирает в начале 10-х годов. Отец же Александра умирает ещё раньше, в 1910 году, но к этому времени он успевает повторно жениться, и от этого брака рождается дочь Нина. Сам Александр, оставшись без матери, живёт в Полтаве с бабушкой и её новым мужем, врачом с богатой частной практикой. Все эти события, несомненно, оставляют отпечаток на личности мальчика. Отмечаются некие небольшие странности в его поведении.

В 16-ти летнем возрасте в жизни Александра происходит событие, определившее его последующую судьбу. Он прочёл книгу "Туннель", сочинения Б. Келлермана. Прочёл её, между прочим, в том же 1913 году, когда она была впервые издана в Германии. Русский перевод был опубликован в "Бюллетенях литературы и жизни" в сентябре. Такие тесные были культурные связи между Россией и Германией. Ничто не предвещало, как говорится. Сам я роман Келлермана не читал (есть в сети), но с его содержанием знаком. Герои книги кладут свою жизнь на строительство туннеля между Европой и Америкой, не больше, не меньше. Опупея в стиле соцреализма, не хуже "Как закалялась сталь". Как много лет спустя в частном письме рассказывал сам наш герой, в то время уже Юрий Кондратюк, роман толкнул его мысль в сторону грандиозных проектов космического масштаба. С ними он больше не расставался.

В 1915 году тяжело заболела бабушка. Что с ней случилось, Романенко не пишет, но Александру пришлось переехать к её сыну, своему дяде. На следующий год он оканчивает гимназию с серебряной медалью. В то время ему уже было 19 лет, предельный возраст для гимназиста. Видимо, он поступил на учёбу поздно, в 11 лет, а то и позже, сдав экстерном начальные классы. Вряд ли он был второгодником. В том же году он поступает в Петроградский политехнический институт, но поучиться ему там не удаётся. Он так и остаётся на всю жизнь гимназистом, хоть и с серебряной медалью. Зато в Петрограде он поселяется у своей "мачехи" и знакомится со своей единокровной сестрой Ниной; людьми, сыгравшими не последнюю роль в его жизни.

Вместо института Александра призывают в армию, в школу прапорщиков, по окончании которой его направляют на Кавказский фронт, в Турцию. Там он служит недолго, до Октябрьской революции 1917 года. Из Турции он своим ходом отправляется на родину, в Полтаву, но на Северном Кавказе его мобилизуют во второй раз, что не совсем понятно, поскольку в 17-м году на Кавказе армия формировалась на добровольческой основе. Возможно, Александр ехал до неё больше года, что правдоподобно, учитывая тогдашнюю ситуацию. В Добровольческой армии Александр не задерживается, дезертирует и продолжает свой путь в Полтаву, где оказывается в мае 1919 года. Там он не находит никого из родных и с месяц живёт у своего гимназического товарища, после чего переезжает в Киев, где встречает мачеху и сестру, бежавших из Петрограда. "Белую гвардию" читали? Ну, вот. Александр оказывается мобилизован в третий раз вместе со своим другом детства. С ним они сговариваются дезертировать из санитарного поезда, следующего в Одессу. Александру это удалось, а его товарищ умер от тифа по дороге.

Александр поселяется у родителей умершего друга, на Черкащине, где живёт до 1925 года, работая на разных должностях, преимущественно в пищевой промышленности. В это время не прерываются его контакты с мачехой, он высылает ей продукты, она ему -- документы на имя Юрия Васильевича Кондратюка. Тут в городе Малая Виска, в 1921 году, и происходит эта очень тёмная история со сменой имени. Вероятно (тут я высказываю свою версию, несколько отличную от версии Романенко), причиной такой смены стало не столько имя Александра Шаргея, сколько имя умершего Юрия Кондратюка. Романенко повторяет версию родственников и близких Шаргея/Кондратюка об источнике проблем в факте его службы в Белой армии. Но в 1921 году у Александра такой проблемы не было, он спокойно встретил приход Советской власти. Напротив, проблемой была смена имени в маленьком городе, где все на виду. Кондратюк-настоящий не был совсем посторонним человеком мачехе Александра. Знал куда уходят документы и брат умершего, но зачем ему нужно было воскрешать близкого родственника в лице незнакомого человека со сложной биографией, науке пока неизвестно. Известно только, что в 1922 году Александр/Юрий приезжал в Киев. Под каким именем? Романенко утверждает, что под настоящим. Теоретически, как раз в Киеве его и могли повязать под этим именем, призывался-то он оттуда. Но и под фальшивым именем его могли встретить знакомые настоящего Кондратюка. Зачем он приезжал в Киев? Романенко пишет -- учиться, но вернулся больной тифом. Однако, тиф -- не самая подходящая болезнь для путешествий. Интересно также, что архивариусы нашли запись на воинский учёт в Малой Виске на имя Ю.В. Кондратюка за 1924 год, и это всё о нём. То есть, до этого власти им вообще не интересовались. Пройдёт ещё несколько лет, прежде чем белогвардейское прошлое сможет кого-нибудь заинтересовать. Короче, тайна сия велика есть. В конце концов, это могла быть банальная человеческая глупость, которой не лишены даже гении.

В 1925 году Юрий отправляется в новое жизненное путешествие. В стране начиналась сельскохозяйственная кооперация, для неё требовалась инфраструктура, помимо прочего была начата стройка крупных элеваторов на Северном Кавказе. Туда и собрался Юрий Кондратюк, но в начале он съездил в Москву за направлением на стройку. Об этой поездке не осталось документальных свидетельств, но, вероятно, в Москве Кондратюк встречается с уже известным нам певчим В.П. Ветчинкиным. Собственно, с этой встречи и должен был начаться этот пост, но без столь обширного вступления вообще ничего не было бы понятно, ведь и с ним много неясного.

К Ветчинкину у Кондратюка было дело космических масштабов в самом прямом смысле этого слова. Как мы помним, с момента прочтения "Туннеля" наш герой был одержим идеями грандиозных преобразований, которым посвящал всё своё свободное время. Он не был пустым мечтателем, но подошёл к делу целеустремлённо и методично, сконцентрировавшись на межпланетных перелётах. За десять с лишком лет работы он последовательно рассмотрел основные аспекты проблемы. К 1925 году у него уже был готов обстоятельный труд на эту тему, его следовало предать гласности. Ветчинкин же в то время был крупнейшим специалистом в стране по реактивному движению вообще и межпланетным полётам в частности, и мог бы оказать помощь в этом деле. И хотя нам неизвестно, была ли в действительности та встреча, но рукопись к профессору несомненно попала, его рецензия на неё сохранилась. Рецензия, в целом, похвальная. В ней Ветчинкин сравнивает Кондратюка с другими учёными-самоучками, в том числе, с Уфимцевым. Кроме того, он рекомендует перевести Кондратюка на работу в Москву, ближе к научным центрам. Но эта рекомендация на тот момент не была реализована, хотя в газетной статье 1926 года от имени Главнауки (прообраз Академии наук СССР, действовавший до окончательного преобразования Императорской академии в советскую) деятельность Кондратюка была одобрена.

Кондратюк приехал на Северный Кавказ (вернулся на места боевой славы, можно сказать; где его никто не помнил, разумеется) и стал работать по выбранной специальности -- механик элеватора. Там он знакомится с инженером П.К. Горчаковым, которого Романенко подозревает в каких-то грехах, но без каких-либо серьёзных обоснований. Якобы Горчаков потом паразитировал на таланте Кондратюка. Они работали вместе, это правда. Кондратюк, скорей всего, был в этой паре генератором идей, но для успеха этого мало. Какой-никакой, но Горчаков был инженер, он был способен вести документацию, чего не скажешь о Кондратюке. С рецензии Ветчинкина и до 1933 года продолжается переписка Кондратюка со специалистами по ракетной технике. Автор делает всё новые и новые правки в своих рукописях, но они всё ещё остаются далёкими от общепринятых в то время формальных норм подачи материала. И это при том, что тематика рукописи была совершенно пионерская. В традиционных науках своеобразие мысли Кондратюка было ещё большим, разумеется. Полтавскому гимназисту был просто необходим специалист, доводящий идеи до понятного исполнителям уровня. Таким специалистом, в моём понимании, и стал П.К. Горчаков, выступавший соавтором в оформленных изобретениях Кондратюка (отнюдь не во всех, кстати). И большой вопрос, кто кого эксплуатировал в этом тандеме.

В 1927 году, стараниями Горчакова, Кондратюка переводят на работу в Сибирь, в район Новосибирска. Помимо своей непосредственной работы по механизации и реконструкции элеваторов, Кондратюк продолжает попытки продвижения своего труда по межпланетным сообщениям, которые заканчиваются публикацией книги за счёт автора. Дела на основной работе в Хлебстрое идут хорошо, что позволяет ему оплатить тираж в 2000 экз. С начала 1930 года он работает на должности помощника районного инженера, которым является всё тот же Горчаков. 31 июля их, и некоторых других сотрудников Хлебстроя, арестовывает ОГПУ по подозрению во вредительстве. Через несколько месяцев их приговаривают (без суда) к различным лагерным срокам, причём Горчаков получает 5 лет, а Кондратюк только 3 (это к вопросу о купании в лучах славы). Чуть позже лагеря заменяют ссылкой, и в июне 1931 года, после года заключения, они попадают в шарашкину контору в Новосибирске на работу инженерами-конструкторами по бетону.

В это время, как мы помним, заканчивается строительство ветряка под Балаклавой. У многих авторов можно найти рассказ о том, как в 1932 году нарком тяжмаша Серго Орджоникидзе, верный соратник товарища Сталина, посетил Крым для отдыха и поразился отсутствию там электричества, после чего распорядился учинить конкурс на постройку ветроэлектростанции. Это сочинение из разряда "жития советских святых". Во-первых, Серго и прежде бывал в Крыму, так что имел представление об этом богом забытом клочке земли и много ранее. Во-вторых, фелдшер по образованию и покровитель по призванию, нарком совершенно ничего не смыслил во вверенном ему хозяйстве. В-третьих, он и наркомом-то тяжмаша был назначен только в том же 1932 году, так что у него хватало других проблем. Будучи наркомом, Серго занимался тем, что повсюду внедрял лично проверенных им людей, нередко зависимых от него самого. Они и работали. Не самая худшая стратегия руководства, хотя и далёкая от успешной. Однако, конкурс действительно состоялся. Инициатором его естественно должен был бы быть Центральный ветроэнергетический институт (ЦВЭИ), отпочковавшийся от ЦАГИ. Этот конкурс стал логическим продолжением удачного эксперимента ЦАГИ под Балаклавой.

Поскольку это был, всё-таки, конкурс, то помимо ЦВЭИ назначается второй участник -- Украинский институт промышленной энергетики УИПЭ. И тут случается чудесное, подобное тому, что вы, наверное, видели в художественном фильме "Гарри Поттер и Кубок огня". Осенью 1932 года объявляется третий, незапланированный участник -- группа сотрудников Запсибэнерго, во главе со свежеосвобождёнными из ссылки (но не со снятыми обвинениями во вредительстве) Кондратюком и Горчаковым. К слову сказать, эта пара прежде никогда не занималась ни ветряными машинами, ни даже просто энергетикой. Тем не менее, им не только поручается создание эскизного проекта, но и выделяется финансирование для него. Романенко не видит в том ничего чудесного, полагая лишь простую инициативу снизу. Его не смущает и то обстоятельство, что наши герои были освобождены из ссылки по ходатайству тяжмаша и при участии самого Серго. Возможно, их заявка действительно потрясла наивное воображение наркома, но вначале она должна была как-то к нему попасть от вредителей из Новосибирска... Вы всё ещё верите в Деда Мороза? Он-то наверняка и посоветовал наркому приглядеться к талантливому самородку, и бородка этого деда вполне очевидно проглядывает. Щепетильный вопрос решался устно и через третьих лиц, так что вряд ли мы узнаем всю правду. 

Проект, получивший название "Икар", был подготовлен за два месяца. Кроме Кондратюка с Горчаковым в нём также участвовали Б.А. Злобин и Н.В. Никитин. Роль последнего нередко преувеличивается, что легко объяснимо. В последующем Никитин прославился своими собственными проектами, наиболее значимые из осуществлённых -- монумент на Мамаевом кургане и Останкинская телебашня. Более того, тиражируется мнение о том, что в проекте Останкинской башни были использованы разработки того самого "Икара". Однако сам Никитин говорил, что прототипом Останкинской башни послужила телевышка в Штутгарте, а у Кондратюка он всего-навсего занимался расчётами ветровых нагрузок. В начале проекта "Икар" вчерашнему выпускнику Томского политеха Никитину ещё не было 25 лет, так что, ничего удивительного. 

Проект Кондратюка встречает отпор со стороны ЦВЭИ, что понятно мне с высоты прошедших десятилетий развития ветроэнергетики. Специалистам ЦВЭИ, должно быть, и без этой высоты было всё ясно, не говоря уже о легко объяснимой ревности. Однако "Икар" занимает второе место на конкурсе, Серго лично благословляет Кондратюка и Горчакова. С точки зрения дворцовых интриг, всё было обставлено очень грамотно. Основным исполнителем был назначен новичок в профессии -- УИПЭ, к нему в Харьков прикомандировали Кондратюка для параллельной разработки вторым номером футуристического "Икара" и обогащения идеями первого, главный же специалист ЦВЭИ оказался обойдён, зато на его долю досталась экспертиза и критика. Романенко поливает сотрудников ЦВЭИ всяческой грязью за их "нападки" на Кондратюка, хотя донос в газету на ЦВЭИ написали Кондратюк с Горчаковым, а не наоборот. Конфликт закончился разгромом ЦВЭИ. Все были при деле, короче говоря.

Ни шатко, ни валко, но проект продвигался в направлении разумного и годного к воплощению варианта. В последней фазе своего существования, в 1938 году, железобетонная башня была заменена металлической фермой, ветряное колесо осталось только одно, а диаметр его уменьшился (к вопросу об останках фундамента на Ай-Петри). В том же году Кондартюк с другими авторами подаёт заявки на изобретение "Ветроколесо ветродвигателя, не передающего на вал изгибающих моментов" и "Двухлопастное ветроколесо".  Их следует запомнить. К сожалению, в базе патентов мне не удалось найти соответствующих свидетельств. То ли они не были выданы, то ли я плохо искал.

Проект закончился трагически. В феврале 1937 года умер Серго Орджоникидзе. По официальной версии, озвученной тов. Сталиным, сердце не выдержало нагрузки. По другой версии, ему дали возможность самостоятельно уйти с достоинством. Революция пожирает своих детей. Серго не скандалил так, как его старший брат Папулия, расстрелянный чуть раньше, но тоже уже был неуместен. Неуместна была и созданная им "большая семья", членами которой стали Кондратюк сотоварищи. Ветроэнергетику передали в трест Теплоэнергопроект, куда и ушёл Кондратюк. Трест занимался строительством небольших ВЭС, но со временем полностью похерил эту тематику. Зато в Харькове ветроэнергетика существует до сих пор, что-то клепают потихоньку, для сельской местности. О дальнейшей судьбе Кондратюка было сказано в начале...

Осталось сказать пару слов о проф. Ветчинкине, с которым, я надеюсь, мы расстаёмся навсегда. В 1935 году он представляет Ю. В. Кондратюка к званию доктора технических наук по совокупности работ без защиты диссертации, но до смерти Серго Кондартюк не успел защититься, а дальше уже было никак. В 1943 году Ветчинкин получает Сталинскую премию, а на следующий год наконец-то достигает вершины своего учителя Жуковского, занимает кафедру теоретической механики в МВТУ. Становится академиком и заслуженным деятелем. В 1950 году он умирает в возрасте 61 года. Именем Ветчинкина назван кратер на обратной стороне Луны. И у Кондратюка там тоже есть свой, но не за ветроэнергетику.

Назад

К оглавлению

Вперёд

Механика сплошных вторников

Отберите у них восклицательные знаки, и психушки переполнятся!!!

Механика сплошных вторников

Мытотворчество.