Чарльз Парсонс

Чарльз Парсонс (англ. Charles Algernon Parsons; 13 июня 1854, Лондон — 11 февраля 1931, Кингстон, Ямайка) — британский инженер, изобретатель и предприниматель, известный прежде всего созданием многоступенчатой паровой турбины, которая произвела революцию в судовой энергетике и электроэнергетике. Его работа привела к значительному повышению эффективности преобразования тепловой энергии в механическую, что позволило строить более мощные и экономичные электростанции и корабли.

Ранние годы и образование

Чарльз Парсонс родился в аристократической семье. Его отец, Уильям Парсонс, 3-й граф Росс, был известным астрономом и инженером, построившим гигантский телескоп «Левиафан» в замке Бирр. Детство Чарльза прошло в атмосфере научных и технических экспериментов. Он получил домашнее образование, а затем поступил в Тринити-колледж в Дублине, где изучал математику и естественные науки. В 1877 году он окончил Кембриджский университет (колледж Святого Иоанна) с отличием по математике.

После университета Парсонс прошел практику на инженерных предприятиях, в том числе в компании Armstrong Whitworth в Элсвике, где приобрел опыт в проектировании паровых машин и артиллерийских систем.

Изобретение паровой турбины

Предпосылки

К концу XIX века паровые машины, хотя и были широко распространены, достигли предела своей эффективности. Основным недостатком было возвратно-поступательное движение поршня, которое приводило к вибрациям, низкой скорости вращения и большим потерям энергии. Инженеры искали способ создания вращательного движения напрямую, без кривошипно-шатунного механизма.

Разработка и патент

В 1884 году, работая в компании Clarke, Chapman and Co. в Ньюкасле, Парсонс создал первую действующую многоступенчатую паровую турбину. Его ключевая идея заключалась в принципе реактивного движения: пар расширялся в нескольких последовательных ступенях (как в соплах Лаваля), вращая ротор с лопатками. Это позволяло использовать энергию пара более полно, чем в одноступенчатых турбинах, которые были известны ранее (например, турбина Гюстава де Лаваля).

Парсонс запатентовал свою турбину в 1884 году. В том же году он построил первый образец, который развивал мощность около 7,5 кВт (10 л.с.) при скорости вращения 18 000 об/мин. Для сравнения, типичная паровая машина того времени имела КПД около 10-15%, а турбина Парсонса — около 20% и более.

Компания C. A. Parsons and Company

В 1889 году Парсонс основал собственную компанию — C. A. Parsons and Company, которая начала серийное производство турбин. Первоначально они использовались для привода динамо-машин, вырабатывающих электроэнергию. В 1890 году турбина Парсонса была установлена на электростанции в Ньюкасле, что стало первым коммерческим применением.

Применение в судостроении

Турбинный корабль «Турбиния»

Самым известным достижением Парсонса в судостроении стал экспериментальный корабль «Турбиния» (Turbinia). Построенный в 1894 году, он был оснащен паровой турбиной мощностью 2000 л.с. На испытаниях в 1897 году «Турбиния» развила скорость 34,5 узла (около 64 км/ч), что было рекордом для того времени. Это продемонстрировало превосходство турбинной силовой установки над поршневыми машинами.

Влияние на флот

Успех «Турбинии» произвел сенсацию на военно-морских смотрах. Вскоре турбины Парсонса начали устанавливать на военные корабли. Первым крупным боевым кораблем с турбинами стал британский эсминец «Вайпер» (1899). Затем последовали крейсера и линкоры, в том числе знаменитый «Дредноут» (1906), который стал эталоном для всех последующих линкоров. Турбины позволили кораблям развивать более высокую скорость, быть менее вибрационными и более надежными.

Парсонс также разработал редуктор для снижения оборотов турбины до оптимальных для гребного винта, что повысило эффективность.

Вклад в электроэнергетику

Парсонс понимал, что его турбина идеально подходит для выработки электроэнергии. В отличие от паровых машин, турбины могли работать при высоких оборотах, что было необходимо для генераторов переменного тока. К 1900 году турбины Парсонса вырабатывали более половины всей электроэнергии в Великобритании. Они были установлены на многих крупных электростанциях, включая станцию в Лондоне (Бэнксайд).

В 1911 году Парсонс основал компанию Parsons Marine Steam Turbine Company, которая занималась судовыми турбинами. Его технологии экспортировались по всему миру, включая Российскую империю, где турбины Парсонса устанавливались на броненосцы и крейсера (например, на крейсер «Варяг» после его ремонта).

Другие изобретения и работы

Помимо турбины, Парсонс занимался:

• Оптика: Усовершенствовал технологию изготовления больших стеклянных зеркал для телескопов, продолжив дело отца.
• Авиация: В 1900-х годах экспериментировал с вертолетами, но его проекты не получили коммерческого успеха.
• Скоростные суда: Разработал несколько типов быстроходных катеров и яхт.
• Звукозапись: Участвовал в разработке граммофонов.

Признание и награды

• Рыцарство (1927): Парсонс был посвящен в рыцари за заслуги в науке и промышленности.
• Орден Заслуг (1927): Одна из высших наград Великобритании.
• Медаль Румфорда (1902): Присуждена Королевским обществом за изобретение паровой турбины.
• Медаль Альберта (1911): Присуждена Королевским обществом искусств.
• Член Королевского общества (1898): Избран за научные достижения.

Критика и споры

Несмотря на успех, изобретение Парсонса не было сразу принято всеми. Критики указывали на высокую скорость вращения турбины, которая требовала сложных редукторов, и на проблемы с коррозией лопаток. Кроме того, некоторые инженеры считали, что поршневые машины остаются более надежными. Однако со временем турбины Парсонса доказали свою эффективность и вытеснили паровые машины в большинстве применений.

Наследие

Чарльз Парсонс умер в 1931 году на Ямайке, куда отправился для поправки здоровья. Его имя носит Парсоновский турбинный завод (Parsons Turbine Works) в Ньюкасле, а также кратер на Луне. В 2021 году в Великобритании была выпущена памятная монета в его честь.

Изобретение Парсонса стало основой для современной тепловой и атомной энергетики. Многоступенчатые паровые турбины до сих пор используются на электростанциях и на крупных судах, включая авианосцы и атомные ледоколы. Его работа также заложила основы для газовых турбин, которые применяются в авиации.

Источники

• Charles Parsons: His Life and Work (1933) — биография, написанная его сыном.
• The Steam Turbine: The Story of the Parsons Turbine (1920) — книга самого Парсонса.
• Энциклопедия «Британника» (статья «Charles Parsons»).
• Научные труды Королевского общества (1898-1931).