Необходимо поднять опору за паводковый уровень. Но как при этом опустить в поток концы гирлянды? Простое решение — оно на деле пришло совсем не просто! — было таким: утяжелить гирлянду, нанизать на нее добавочные грузы — числом побольше, чтобы не было больших углов перегиба на тросе. Кроме того, под тяжестью грузов задняя гирлянда — мы смотрим на установку, встав лицом по течению — опускается ниже, чем передняя, головная, и поэтому попадает в слой, где движение воды не заторможено верхней системой турбин. Она не будет терять мощности, хотя и стоит всего в трех метрах ниже по течению от передней.

Теперь за установку можно не беспокоиться и в межень и в паводок! Она сможет работать и без присмотра.

Уже на Тверце был лед, и гирлянда работала подо льдом. Впервые деревня была освещена гидроустановкой, работающей без перекрытия реки плотиной!

Первые гирляндные ГЭС имели 76 различных деталей в гирляндной части. После завершения испытаний, последовательных изменений и усовершенствования турбин осталось только семь типов деталей. Вес установок снизился. И еще. Общее правило для гидравлических двигателей таково: чем меньше напор воды, тем хуже удельные показатели гидросиловой станции. Гирляндные установки оказались исключением из этого правила.

Чтобы сравнить между собой скорость вращения турбин при одинаковых напорах и одинаковых мощностях, гидроэнергетики ввели так называемый коэффициент быстроходности. На лучших турбинах этот показатель редко достигает 1000. А у гирляндных станций он равен 5000–10 000.

Из детской ванночки…

Этот небольшой эпизод вполне можно было бы присоединить как еще одно звено к цепочке процесса создания гирляндной ГЭС. Однако на этот раз вдохновляющий импульс мысль получила не тогда, когда я сидел за своим рабочим столом или чертежной доской, а в момент совершенно необычный. Мы с женой купали в ванночке сына. Пытаясь скрасить малышу некоторые мгновения этой процедуры, я принес домой демонстрационную поперечную турбину — вингротор. Чтобы она закрутилась, нужно водить ею по воде боком, держа за ручку, являющуюся продолжением оси. Но малыш норовил сунуть турбинку в воду торчком и быстро вытащить. Я стал объяснять сыну, что так игрушка не будет крутиться, нечего упорствовать и разбрызгивать воду на пол. Однако стоило мне отвлечься, как он снова принимался за свое. И тут я с удивлением отметил, что турбинка крутится…

Присмотрелся: ничего удивительного!

Человек уж так устроен, что, как только он находит объяснение непонятному, неожиданному явлению, его удивление тотчас угасает, и он, как бы стесняясь самого себя, начинает думать: это же элементарно просто. Если турбинку погрузить в воду, а затем резко вытащить, держа в вертикальном положении, то вода, заполнившая ее внутреннюю полость, будет вытекать из щелей, образованных полуцилиндрами. Возникает противодействующая сила, направленная в сторону, противоположную стеканию струй, — турбина начнет вращаться. Но, чтобы создать такой эффект, не обязательно опускать турбинку в ванночку: можно лить воду на нее и сверху. Наконец, если эту турбинку поставить в поток, но не поперек, как обычно, а по течению, — эффект будет тот же!

Кажется, что гирляндную установку из турбин, работающих по этому принципу, даже изобретать не надо! Ту же самую гирлянду, с которой мы бились на реке Тверце, можно вытянуть вдоль течения — и все…

Ан нет! — не все. Даже если вы просто поставите паровую машину на телегу, чтобы получился паровоз, паровоз так просто не пойдет. Любая идея изобретателя нуждается в детальной разработке, иначе изобретению не бывать.

Итак, решается вопрос: как подвесить свободнопоточные гирлянды в протоке? Вдоль течения? Не получится: передние турбины будут тормозить поток, мешая всем последующим. Чтобы этого не было, придется турбины располагать на большом удалении друг от друга… Но это снизит область применения таких установок. Куда лучше гирлянду растянуть змейкой между берегами, закрепив ее на оттяжках, несущих подшипники.

Первые испытания продольной гирлянды мы вели на реке Лопасне, ниже городка Нерасстанное, названного так потому, что в тех местах Екатерина II встречалась с графом Орловым (там было его имение) и не спешила с ним расставаться, когда приезжали гонцы отзывать императрицу по делам государственным.

Торцовая гирлянда работала, но мощность ее была почти втрое меньшей, чем у поперечных гирлянд той же длины. Думай, изобретатель, думай…

В турбинах задние стенки были сплошными. Значит, они сильно тормозили поток. Но, если совсем снять эту стенку, мы потеряем реактивный момент, за счет которого крутится турбина.

А что, если заднюю стенку сделать в виде крыльчатки? Тогда получится дополнительный крутящий момент. Лобовую стенку турбины можно выполнить в виде двухлопастного винта. Рассуждал я в этом случае так: винт предварительно раскручивает поток, подводя его к крыльчатке под некоторым углом. Этот угол можно было бы подобрать так, чтобы наилучшим образом, с максимальной отдачей мощности передавать движущее усилие крыльчатой стенке турбины. Испытания в лотке с водой позволили выбрать удачное сочетание ширины щелей, наклона лопастей крыльчатки, а также профилировки винта.

Однако, опустив турбину в поток, я заметил, что она крутится довольно лениво, поперечная турбина в том же потоке вращалась бы быстрее. Потянулся к плоскогубцам, начал подгибать лопасти крыльчатки, снова и снова опускать турбинку в воду, наблюдая по счетчику оборотов и секундомеру за скоростью вращения. Скорость турбины, а значит и ее мощность, продолжала расти. Предварительные исследования были завершены.

Скорректировали чертежи турбины, облагораживая и улучшая то, что в горячке экспериментов было наспех варварски выгнуто плоскогубцами. Затем выправили турбину по улучшенному чертежу. Скорость возросла еще! Чуть подправили — и вот турбина выдала свою максимальную мощность, ради получения которой и составлялась программа…

Такой чисто практический метод оперативных проб, последовательных исправлений модели и ее испытания — важное дело в работе изобретателей. Но нужна хорошо составленная программа регулировки модели, строгая последовательность ее испытаний, иначе можно безрезультатно попортить много моделей!

Последующие речные испытания там же, у Нерасстанного, показали, что мощность гирлянды с улучшенными торцовыми турбинами мало отличается от мощности гирлянды с поперечными турбинами. Значит, узкие речки — каких у нас такое множество, — украсившись гирляндами торцовых турбин, смогут отдать часть энергии своего движения в распоряжение человека.

Когда описание конструкции таких установок было опубликовано, стали приходить письма с вопросом: а как установить эти гирлянды? Действительно, как? На растяжках, переброшенных поперек реки? Нет, не то…

Как-то я решил провести выходной день под Звенигородом. Иду по берегу Москвы-реки — а она быстрая там, — разглядываю рыболовов. Кто ловит обычным способом, на удочку. Иные идут по противоположным берегам реки, а между собой натянули тонкую бечевку с крючками. Это, поди, как поперечная гирлянда, сразу три дюжины наживок… И вдруг приметил на воде зеленую дощечку. Может, думаю, отметина — кто-то вершу поставил. Глядь, а дощечка вперед против течения поплыла. Это мальчик-подросток тянул ее за тонкий шнур, а на шнуре у него тоже крючки. Устройство очень простое: дощечка имеет веревочную петлю, к которой прикреплен поводок, как у воздушного змея. Только змей при ветре поднимается вверх, а она в потоке воды отходит вбок, оттягивая от берега веревку-поводок…

И ведь ничего нового! Когда я служил на тральщике, мы применяли такое же по идее устройство. Оно называлось параванным тралом. Только вместо веревочки был трос в палец толщиной, а вместо крючков — резаки, напоминающие акулью пасть в разрезе. Они подсекали минреп — трос, на котором висит мина, и мина всплывала. А вместо дощечки — параван: штука вроде укороченной торпеды, но с крыльями, стабилизатором и даже с килем. Только крылья у паравана стоят вертикально. В движении они оттягивают параван вбок от носа тянущего трос корабля. Ставится два параванных трала, слева и справа от носа.