JENDRASSIK GYÖRGY, A GÁZTURBINA-FEJLESZTÉS ÚTTÖRŐJE

Teljes szövegű keresés

JENDRASSIK GYÖRGY, A GÁZTURBINA-FEJLESZTÉS ÚTTÖRŐJE
Az emberi nemnek az a sorsa,
hogy az igazságot, alighogy mu-
tatkozni kezd, máris üldözik
F.-M. Voltaire
Jendrassik György már a Ganz-gyár jeles, nagy tekintélyű mérnöke volt, amikor elkezdett a gázturbina-fejlesztéssel foglalkozni. Első ilyen tárgyú szabadalmának keltezése: 1929. március 12. Tíz év múlva, 1939. március 8-án hangzott el a Magyar Mérnök- és Építészegylet gépészeti, elektrotechnikai és gyáripari szakosztályának ülésén „Egy új gázturbina és gyakorlati eredményeinek ismertetése” című előadása, amely rövidesen meg is jelent a MMÉE Közlönye 19–20. számában [19]. Méltán használt az életrajzíró kortárs, Gombás Tibor az 1967-ben megjelent Műszaki nagyjaink 1. kötetének 185. oldalán elismerő szavakat (32]: „Íme a lángész alig egy évtizedes munkájának ragyogó eredménye!”
Az említett előadás lényege megjelent világnyelveken is [20, 51], így később, a második világháború után kiadott első gázturbinakönyvek hivatkoznak Jendrassik gázturbinamodelljével elért nagyszerű eredményeire, hazánkban pedig később ez is „tananyag” lett, éspedig a Gépész- és villamosmérnökök kézikönyve 4. kötetében, 1962-ben, Jendrassik volt munkatársának, Brodszky Dezső (1910–1978) professzor tollából [66]:
Jendrassik György 1938-ban elkészült 100 LE teljesítményű gépe volt a legelső gyakorlatilag megvalósított gázturbinák egyike. Eredményei méltó feltűnést keltettek. A gép 16 400/min fordulatszámon és 98,5 LE (72,5 kW) teljesítménynél 21,2% effektív hatásfokot ért el, a turbina előtt mért legnagyobb közeghőmérséklet 475 °C volt. Ilyen kis közeghőmérsékleten ilyen kis gépegységgel a mai napig sem értek el ennyire jó hatásfokot. A gép hővisszanyerős egyszerű nyílt munkafolyamattal működött, 2,2 nyomásviszonnyal. Újszerű volt mind az axiális kompresszor, mind a turbina: mindkettő kevéssé görbített szárnylapátokkal, feles forgással (50% reakciófok) és a potenciálos örvény sebességi eloszlása szerint elcsavarva. A kompresszor fokozati hatásfoka 85%, a turbináé 88%. Újszerű volt a lamináris áramlású lemezes hővisszanyerő is. A gép Diesel-olajjal több mint 200 órát futott próbateremben, rövid ideig széntüzeléssel is, üzemzavar nélkül. A háború folyamán elpusztult.”
A kísérleti gázturbinamodell megszületésének nyilván voltak előzményei, akadtak a bemutatott nagyszerű eredménynek kétségbevonói, majd amíg a második világháború eseményei engedték – folytatásai is.
A gázturbina előtörténetét jól foglalta össze Jendrassik György előbb említett 1939. évi előadásában [19]. Ebből idézek:
„A gázturbina problémájával, azaz azzal a problémával, hogy a tüzelőszer elégése folytán keletkező meleget permanens gázokkal – mint munkaközeggel – turbinában munkává alakítsák át, igen sokan foglalkoztak a közelmúlt évtizedek folyamán. Az elméleti eredmények messze megelőzték a gyakorlatot, és sokszor az önmagukban helyes elgondolások abban az időben, amikor megszülettek, a technika és a hidrodinamika fejletlensége folytán nem voltak megvalósíthatók. Így a gázturbina legegyszerűbb munkafolyamata, az ún. állandó nyomású munkafolyamat, illetve az ilyen folyamat szerint dolgozó turbina, már a 18. század végén J. Barber szabadalmi bejelentésében, majd a múlt század végén is javaslatba került, amint azt Fullagar, Ghelli és Cazzani, valamint Stolze stb. szabadalmi leírásában megtaláljuk…
Ugyancsak foglalkozott a problémával a kiváló angol gőzturbina-szerkesztő, Ch. A. Parsons is, anélkül, hogy eredményt tudott volna elérni. 1909-ben a Société Anonyme de Turbomoteurs francia cég kísérletezett az Armengaud-testvérek és Ch. Lemale elképzelése szerint készített turbinával, melynek hatásfoka kb. 2,9% volt… Hasznos munkát gyakorlati értelemben ez sem tudott szolgáltatni.
Az a különbség, hogy a gázturbinák sikerét elsősorban a kompresszor hajtásához szükséges munka túlhajtottsága hiúsította meg, arra indította a feltalálókat, hogy oly munkaeljárásokat igyekezzenek megvalósítani, amelyek a kompresszor alkalmazását feleslegessé teszik. Ilyen turbinát hozott javaslatba Karawodine, majd Holzwarth, aki hosszú éveken át igen nagy munkát végzett és rengeteg pénzt mozgósított a gázturbinák kifejlesztésére. Meg kell még említenem a gázturbina-kísérletezők között a korán tragikusan elhunyt zseniális magyar repülőgép-szerkesztőt, Zsélyi Aladárt (1883–1914), a repülés úttörőjét, aki kísérleteit nem fejezhette be korai halála miatt. Az ő turbinája is, mint a Karawodine- és a Holzwarth-féle szerkezet, azáltal kerülte el a kompresszor alkalmazását, hogy az elégést nem állandó nyomáson, hanem állandó térfogaton folytatta volna le. Az állandó térfogaton való elégés nyomásnövekedéssel jár, és ez a nyomásnövekedés okozza az égési gázoknak a fúvókákon át való kiáramlását a turbinakerékre.
Ezekkel az ún. explóziós turbinákkal valamire való eredményt csupán Holzwarth ért el. Azonban az ő eredményei sem voltak kielégítőek annyira, hogy… megejtett mérésekről, annak effektív hatásfokáról és teljesítményéről számolt volna be… Stodola ,Die Dampfturbineri’ c. művében található olyan adat, amely arra mutat, hogy Holzwarth mégis elért bizonyos eredményeket. Ez az adat Holzwarthnak egy Stodolához intézett személyes közléséből világlik ki, és kb. 13% effektív hatásfokról számol be…
Mind a Holzwarth-féle kísérletek, mind az állandó nyomású turbinákkal végzett próbák sikertelensége a gázturbinára vonatkozóan felettébb kételkedő légkört teremtett, és az az általános nézet alakult ki – mint azt Stodola ,Die Dampfturbineri’ c. könyvében megtalálhatjuk – hogy a gázturbina gyakorlati értelemben kivihetetlen.
Bár igaz, hogy a melegenergiának munkává alakítására nem sikerült eddig gazdaságosan dolgozó gázturbinát készíteni, mégis a gázturbina mint segédberendezés, különböző folyamatoknak nyomás alatti levegővel való ellátására bizonyos veszteségi meleg felhasználásával igen jól bevált. Ilyen alkalmazása gázturbinának példának okáért a Diesel-motorok feltöltése, vagy a Brown Boveri cég gyártotta Velox-gőzfejlesztő tüzelésének ellátása nyomólevegővel. Ugyancsak alkalmaztak gázturbinát hasonló minőségben kémiai üzemek, olajfinomítók ellátására is. Ezeknél a berendezéseknél a gázturbina – a munkát fejlesztő gázturbinához hasonlítva – tulajdonképpen üresen, vagy csak igen kis terheléssel jár, amennyiben csak a saját kompresszorát kell hajtania.
A gázturbina problémájával több nagy külföldi cég állandóan és intenzíven foglalkozik, és habár jelentős haladást értek el az előbbiekben említett eredményekhez képest, mérési eredményeket mindeddig nem tettek közzé.”
Eddig az idézet. Felvetődik az a kérdés, mindezek ellenére milyen célt akart Jendrassik elérni, hogy a Ganz–Jendrassik-motorok sikere mellett elkezdett a megvalósítható gázturbinával foglalkozni? A választ Brodszky Dezső „A gázturbina magyar úttörői” című cikkében találhatjuk meg [28]. Ebben a tanulmányban először a Jendrassik-idézetben is említett Zsélyi-gázturbinákról van szó, majd részletesen beszámol a Jendrassik-gázturbinákkal kapcsolatos személyes élményeiről. Saját szerepét azzal vezeti be, hogy a Jendrassik-féle gázturbinamodell kiváló mérési eredményeit azóta (tehát a cikk megjelenéséig) sem sikerült külföldi kutatóknak túlszárnyalniok. De megemlíti, hogy a sikerben nagy része volt Huszár Bélának is, aki a munkában kezdettől fogva részt vett, sőt az első eredményekig ebben a tárgyban Jendrassiknak egyedüli munkatársa volt. Majd így folytatta:
„Huszár Béla korán, tragikusan korán, tragikusan elhunyt, mielőtt neve érdemeinek megfelelően ismertté vált volna. Akik azonban látták kitűnő munkáját, őt is a gázturbina úttörői közé sorolják. Jendrassik további munkatársait is a Ganz-gyár mérnökei közül választotta. Következőnek engem ért – írja Brodszky – az a megtiszteltetés, hogy ebben a kutatómunkában részt vehettem, s így a továbbiakról mint szemtanú számolhatok be. Fokozatosan többen kapcsolódtak be a munkába; a legnagyobb létszám: 5 mérnök és 3 technikus volt. Amikor kezdtem működésemet, már készen volt a 100 LE teljesítményű turbina, és megtudtam, hogy Jendrassik, valamint Huszár a gázturbina legfontosabb alkalmazását a repülés területén látják, sőt már kész is volt a repülőgép-gázturbina előterve. Ez légcsavaros gázturbina volt, hogy azzal meglevő – nem nagyon nagy sebességű – repülőgépek motorjai kicserélhetők legyenek. A gázturbinás sugárhajtómű megvalósításáról szintén szó volt már, de erre vonatkozó részletes számítások csak később történtek, és ilyen gép megtervezésére már nem került sor.”
Itt tehát a válasz az előbb feltett kérdésre: Jendrassik György a repülőgépmotor kiváltása miatt kezdett foglalkozni egy korszerű gázturbinával. Ezért volt szükség először gázturbinamodellre, hogy elképzeléseit mérésekkel igazolni tudja. Mindehhez állami támogatást élvezett, mert a Ganz-gyár vezetői nem tudtak anyagilag támogatni egy nem a gyár gyártmányszerkezetébe vágó kísérletet. Ezért is létesült a már említett Találmánykifejlesztő és Értékesítő Kft.
A kézikönyvbeli tömör megfogalmazású Jendrassik-gázturbinamodell megvalósításához sok mindent kellett előzőleg elvégezni. Ezeket Brodszky Dezső így foglalta össze [28]:
„A következőkben először azokat a kísérleti gépeket ismertetem, amelyekre már utalás történt, majd azokat a további gépeket, amelyek ezideig kevéssé ismertek.
A kísérleti kompresszor. Jó hatásfokú axiálkompresszor megvalósítása önmagában is jelentős, az ezzel kapcsolatban kitűzött végső cél azonban az állandó nyomású gázturbina megvalósítása volt. Az ilyen gép jellegzetessége, hogy a hasznos munka mint a turbina és a kompresszor munkáinak különbsége adódik, és – minthogy a turbina lapátjai korlátozzák a közeg megengedhető hőmérsékletét – a munkák különbsége azok abszolút értékeihez képest nem nagy. Ezért a turbina és a kompresszor veszteségei igen érzékenyen befolyásolják az egész gázturbinaegység hasznos munkáját és hatásfokát. Jó hatásfokú turbókompresszor szerkesztése nehezebb feladat, mint a jó hatásfokú turbináé, ezért választotta Jendrassik első súlyponti feladatául a jó hatásfokú turbókompresszor megvalósítását…
A 120 860 számú 1937-beli magyar szabadalom lényege: olyan kompresszor, amelynek a rendes üzemi állapot (kedvező hatásfok) környezetében a beszívott térfogatra vonatkoztatva meredek jellegű térfogat-nyomás karakterisztikája van. Hogy ez miképpen érhető el, azt az igénypontok világítják meg. Így a 3. igénypont olyan – legalább 4 fokozatú – kompresszorra vonatkozik, melynél valamely álló- vagy forgólapát-koszorú közepes átmérője legalább közelítőleg a vele szomszédos lapátkoszorúk átmérőinek átlagával egyezik, és melynél a lapátok vékony lemezekből készültek, vagy az aerodinamikából ismeretes szárnyprofilokhoz hasonló keresztmetszetűek, és az álló, valamint a forgó lapátprofilok alapvonalainak a lapátok belső körén a kerületi iránnyal bezárt szöge 30° és 75° közé esnek.’ A 4. igénypont szerint: ,…az álló, valamint a forgó lapátprofilok alapvonalainak a lapátok belső körén a kerületi iránnyal bezárt szögei egymással egyenlők.’
A 120 730 számú szabadalom lényege: fáradt határréteg eltávolítása. E szabadalmi leírás szerint a hengeres falakon kialakuló fáradt határréteg eltávolításának legcélszerűbb módja az, hogy az átáramló közegnek kerületi sebessége is van, ami félakkora, mint a lapátoké. Ennek szerkezeti feltétele, hogy legalább egy lapátátmérőn az álló és forgó lapátok szögbeállítása a kerületi irányhoz képest egyenlő legyen. A forgási sebesség szempontjából legelőnyösebb az ún. potenciális örvénysebességi elosztás. Ennek megfelelően kell a lapátokat megcsavarni…
A turbina. A 100 LE teljesítményű kísérleti gázturbinaegység, valamint a későbbi egységek szűkebb értelemben vett turbinája a kompresszorral azonos elveken épült. A közeg szintén feles forgással áramlik át a turbinán (50% reakció), a lapátok kevéssé görbített szárnyprofil-keresztmetszetűek, és potenciális örvény szerint elcsavartak (120 729 számú szabadalom). A… kísérleti gázturbinaegység ezirányú előkísérletek mellőzésével készült el, pusztán a kompresszor eredményeire támaszkodva. Ez a merész lépés időtakarékosságból történt és sikerre vezetett. Később azután épült külön kísérleti (hideg) turbina is.
A hőkicserélő. A teljes hőkicserélő megépítését annak egy elemével végzett előkísérletek előzték meg. Ez a hőcserélő ellenáramú rekuperátor volt. Annak az elvnek felhasználásával épült, hogy igen kis áramlási sebességgel jó hőátadási tényezők érhetők el akkor, ha a hőátadó közeget olyan vékony rétegben engedjük áramlani, hogy annak teljes nyugvásra vonatkozó hőátadási tényezője mindenféle konvektív hőátadás mellőzésével – a kis rétegvastagság miatt – már igen intenzív hőátadást képes biztosítani. Az ilyen hőkicserélő ellenállása a kis áramlási sebességek folytán szintén kicsi. Ezeket az elveket lemezből hegesztett szerkezet valósította meg (121 919, 126 422 és 133 514 számú szabadalmak)…
Ezek után a kísérleti gázturbinamodell igen gyorsan épült meg. A gép Árpay Árpád finommechanikai üzemében készült el (az öntvények a Ganz-gyárban) és 1938. december 2-án indult meg először. A kísérleti gázturbinamodell állandó nyomású hőkicserélős nyílt ciklussal működött. A 10 fokozatú… axiálkompresszor hangtompítón át a szabadból szívott levegőt 2,2 bar nyomásra sűrítette. Ezután a levegő az ellenáramlású hőkicserélőn áramlott át és 350 °C-ra hevült fel. Innen a tüzelőtérbe jutott, amelyet befecskendezőszivattyú táplált – porlasztón keresztül – gázolajjal. A gyújtást indításkor villamos szikra végezte, a későbbi üzemben a tüzelőanyag a forró gázoktól gyulladt meg. Égés után a levegő és az égéstermékek keveréke elérte a munkafolyamat legnagyobb hőmérsékletét, majd a 7 fokozatú – ugyancsak feles forgású (50% reakciófokú) turbinában expandálva munkát végzett, végül ismét átáramolva a hőkicserélőn – és ott hőjének egy részét leadva – a szabadba távozott.”
Jendrassik maga szerényen a következőket mondta és írta 1939-ben [19]: „Az új gázturbina már régóta ismert munkaeljárás szerint dolgozik, az alkalmazott szerkezetek nagy része elvben ismert. Ami új rajta, az tulajdonképpen csak az a mód, amint az egyes fontos elemek, mint a kompresszor, a turbina és a hőkicserélő meg vannak szerkesztve, és azok az eszközök, amelyek alkalmazásával ezek helyes működése és az eddigieknél jobb hatásfoka biztosítva van.” Brodszky professzor szerint azonban a kompresszor, a turbina és a hőkicserélő külön-külön és összeépítve elvileg is új volt. Aztán így folytatja tanulmányát [28]: „A szerkezeti részleteket nézve, még további új gondolatokat is találunk. Ilyen például a turbinalapátok lábainak kialakítása…
A lapátok profilos része alatt kinyúló rész határolja az áramlási teret, ez alatt pedig vékonyított lábrész van. A vékony lábrész megakadályozza a hő áramlását a rotor felé (120 644 számú szabadalom)…”
Jendrassik 1939. évi tanulmánya [19] közölte a gázturbinamodell felnyitott kompresszorház és a teljes – kiemelt – rotor fényképeit. Ezek a fényképek elterjedtek a világirodalomban hol megemlítve a szerzőt [44], máskor elfeledve őt [43]. A kompresszor lapátai egyébként alumíniumból készültek kokillába öntve, a turbina lapátai pedig hőálló acélból precíziós öntéssel (Árpay Árpád érdemeként).
Különlegessége volt a Jendrassik-féle gázturbinamodellnek, hogy kicsi volt a teljesítmény (ami megnehezítette, hogy jó legyen a kompresszor, illetve a turbina fokozati hatásfoka), és ugyancsak kicsi volt viszonylag a közeghőmérséklet a gépben, ami ugyancsak csökkentette a gazdasági hatásfokot.
Az ellenőrző mérésekre a Magyar Királyi Technológiai és Anyagvizsgáló Intézetet kérte fel Jendrassik György. 1939. január 7-én került sor a hivatalos mérés lefolytatására. A mérésen rögzítették azokat az adatokat, amelyeket azután átvett a világ szakirodalma. Az intézet a következő véleményt fogalmazta meg:
„Az eddigi megfigyelések elég biztos alapot nyújtanak annak feltételezésére, hogy a jövőben várható eredmény az eddiginél is jobb lesz. Az pedig máris bizonyosnak látszik hogy ez a szerkezet az iparban számottevő jelentőségre fog szert tenni.”
A sikeres próba után a gázturbinamodellel még további kísérleteket végeztek. A vele elért legnagyobb gazdasági hatásfok 24,5%-ra nőtt. Ezt az eredményt azonban nagyobb hőmérsékletekkel sikerült elérni. Rövid időn át széntüzeléssel is működött. Kb. 40 kW teljesítményt mértek. A szén elégetése nyomás alatt álló rostélytüzelésű kályhában történt. A szenet időszakosan, darabos állapotban adagolták.
Sajnos, a Jendrassik-féle gázturbinamodell a háborús események folytán jórészt elpusztult. Ennek a könyvnek a szerzője 1940 nyarán mint Ganz-gyári gyakornok láthatta a kísérleti gázturbinát.
A következő feladat tehát Jendrassik és munkatársai számára 1939-ben a repülőgép-gázturbina megtervezése volt. Ennek a „Cs 1” jelzésű légcsavaros repülőgép-gázturbinának az első rajzai 1939 júliusában készültek el és az utolsó 1940 januárjában. 1940 augusztusában pedig már megkezdődtek az indulási kísérletek. Brodszky Dezső minderről a következőket írta [28]:
„A gép tervezett munkafolyamata hőkicserélő nélküli állandó nyomású nyílt ciklus volt. Abban különbözött azonban az egyszerű két adiabatás munkafolyamattól, hogy itt az expanzió első szakaszának izotermikusan kellett volna végbemennie és csak második szakaszának adiabatikusan… E munkafolyamat megvalósítására nézve az volt az elképzelés, hogy az égés folytatódjék a turbinalapátok között is (119 895 számú szabadalom)… A turbinába beömlő közeg hőmérséklete… 550 °C- ra volt tervezve. A számítások szerint ezzel a munkafolyamattal lett volna közel 1 MW a gép teljesítménye, hatásfoka pedig felülmúlta volna az Otto-motor hatásfokát. Ezen a ponton voltak az elképzelések túlságosan optimisták; izotermikus expanziót ugyanis nem sikerült megvalósítani… A gép igen hasonlított a később épült külföldi turbinákhoz. A főrészek a következő sorrendben helyezkedtek el egymás mögött: lassító áttételű mű, kompresszor, tüzelőtér, turbina, kiömlőcső. A légcsavar lassító áttételi művét körülvette a beömlési csatorna. Elöl helyezkedtek el továbbá a segédgépek, nevezetesen tüzelőanyag-befecskendezőszivattyú, a kenőanyag-szivattyúk, a szabályozóberendezés, a kenőolajhűtő, az indítómotor stb. A 15 fokozatú axiálkompresszor és a 10 fokozatú turbina rotorja közös merev szerkezet volt, amelyet csak két siklócsapágy támasztott alá. A rotor merevségét – amelyre a kritikus fordulatszám felemelése miatt volt szükség – ... keresztszelvényű gyűrűkből összetett bordázat biztosította (120 646 számú szabadalom), a részeket pedig vékony csavar húzta össze. Ez a megoldás hasonló, de sokkal szebb, mint amelyet – a később ismertté vált – Junkers Jumo 004 gépen alkalmaztak. A részekből összerakott rotor… kitűnően viselkedett, és kialakítása folytán elegendő volt csak statikusan kiegyensúlyozni. A turbinalapátoknak itt is hosszú lábai voltak, a kompresszorból pedig hűtőlevegő áramlott a turbinarotor belsejébe, majd a tárcsák és a merevítőgyűrűk furatain keresztül a tárcsák egymásba illeszkedő peremeihez jutott, és azokat, valamint a lapátok lábait hatásosan hűtötte… A rotor 13 500-at fordult percenként. Ezt a lassító áttételi mű 1600/min-ra csökkentette. Az áttételi mű érdekessége, hogy a nagy fordulatszámú fogaskerék a vele kapcsolódó fogaskerekek közé keresztirányban beállhatott, és így biztosította azt, hogy azok egyenletesen hordjanak (137 921 számú szabadalom). A rotor hátsó csapágyát érintőleges bordák tartották (128 611 számú szabadalom). A tűztér gyűrű alakú volt az izotermikus expanzióra való törekvés folytán kis térfogattal. Az első kivitel további érdekessége a kompresszor kilencedik fokozata után alkalmazott megcsapolás, amelyből – az indítás megkönnyítése végett – a turbina ötödik fokozata mögé áramolhatott a levegő. A csapoló nyílásokat normális üzemben önműködő szalagszelep zárta. Később a berendezés helyett a kompresszor állólapátjainak állíthatósága könnyítette meg az indítást (120 645, 134 340 és 134 341 számú szabadalom)… A tüzelőtér többszöri átalakítása és azután, hogy a gép nyomásviszonyát oly módon csökkentettük, hogy a kompresszorból 4, a turbinából pedig 2 fokozatot kiszereltünk, sikerült csak a gépet 1941-ben megindítani… Terhelni csak májusban sikerült először… akkor is csak kb. 100 kW-tal. Ekkor kitűnt, hogy a hőmérsékletmérés… teljesen megbízhatatlan volt… A hőmérséklet-mérési eljárások tökéletesítése, a tűztér újabb átalakítása és állítható kompresszor-állólapátok beszerelése után sokkal könnyebben indult a gép… Az elért legnagyobb teljesítmény 1942 decemberében kb. 220 kW volt… 1943 végén megszakadtak a kísérletek…
Ha nem is sikerült a várt eredményt elérni, mégis jelentős ez a gép; általános felépítése, számos szerkezeti megoldása ma is (1955-ben) korszerű. Külföldön csak 1948-ban próbálták ki az első légcsavaros gázturbinát. Sem ennél, sem a későbbieknél nem található lényeges új gondolat, legfőképpen csak a fejlettebb szerkezeti anyagok – elsősorban a turbinalapát-anyag – eredményezték az elért kedvezőbb eredményeket és az egyes részek – ezek között nem utolsósorban a tüzelőterek – kifejlesztésére áldozott rengeteg pénz és munkaidő.”
Jendrassik György 1939. évi előadása [19] nagy vitát váltott ki annak idején szóban is, írásban is. Például Schimanek Emil (1872–1955) nagy tekintélyű professzor a Technika 1939. évi májusi számában megjelent „Mit várhatunk a gázturbinától?” című cikkének [42] végén a következőket írta:
„Az elmondottak után feleslegesnek látszik hangsúlyozni azt, hogy a gázturbina semmiféle mozgó berendezésben (hajón, autón, repülőgépen) a gőzturbinával szemben előnyöket nem nyújthat. Különösen repülőgépeknél kerül a gázturbina a gőzturbinával szemben igen erős hátrányba a felsőbb régiókban uralkodó kisebb légsűrűség hatása folytán.”
Jendrassik György érdeme, hogy ilyen magas szintű ellenvetés ellenére folytatta az új gázturbina kifejlesztését. A technikatörténet őt igazolta még akkor is, ha a háború kiterjedése erősen korlátozta lehetőségét. Ugyanakkor cikkei és szabadalmai még a második világháború kitörése előtt ismertekké váltak az egész világon. Jellemző, hogy a nyugati hatalmak, mihelyt ellenséges viszonyba kerültek Magyarországgal, a Jendrassik-szabadalmakat kisajátították és fel is használták. A háborút követő bonyolult helyzetben pedig a szabadalmak legtöbbje érvényét vesztette, hiába volt legtöbbjük nemcsak magyar, hanem világszabadalom. Vagyis közkinccsé váltak anélkül, hogy az irodalom egyértelműen Jendrassik elsőbbségére hivatkoznék, kivéve a halálát követő angol nyelvű nekrológokat.
Meg kell még említeni, hogy Jendrassik György a repülőgép-gázturbina után megtervezte a JR 300 jelű járműgázturbinát. A tervezés 1940-ben kezdődött és 1941-re már el is készült az első gép. Eredetileg három teljes gép gyártása kezdődött egyszerre (két stabil, egy vasúti jármű céljára). A kétféle kivitel csak a redukciós hajtóműben különbözött, és a járműkivitelnek irányváltója is volt. Teljesen csak az egyik stabil gép készült el.
Brodszky Dezső professzor erről a következőket írta [28]:
„A gép sokban ugyanazon elvek szerint épült, mint az előbbiekben ismertetett gépek, azonban a jármű követelményeinek megfelelően. E követelmények kielégítésére Jendrassik ismét elvileg is új megoldásokat dolgozott ki. Ezek közül a legjelentősebb a különválasztott munkaturbina alkalmazása, mégpedig olyan szabályozással kiegészítve, amely széles határok között biztosítja a vontatás szempontjából előnyös nyomatéki karakterisztikát, vagyis azt, hogy a nyomaték a fordulatszámmal ellentétes értelemben változzék. Az erre vonatkozó szabadalom 1939. májusi keltezésű… A gép munkafolyamata nyílt hőkicserélős folyamat, mint a 100 LE teljesítményű turbináé, mégis eltér utóbbiétől. A JR 300 jelű első turbinájában izotermikus expanziót kívántunk elérni, a hőkicserélő méreteinek csökkentése és a gazdasági hatásfok javítása végett. Másik eltérés, hogy itt a munkaturbinát nem minden üzemállapotban járja át a teljes munkaközeg-mennyiség.”
Ezután szó van arról, hogy létezett a két turbinát összekötő vezetékben egy pillangószelep. Ennek egyik szélső helyzetében (zárt helyzetben) az első turbinából kiáramló égéstermék útja zárt a hőkicserélő felé és az átáramlás kizárólag a munkaturbina felé valósulhatott meg. A másik szélső helyzetben viszont a munkaturbina iktatódott ki, az áramlás pedig a hőkicserélőn át a szabadba irányult. A pillangószelep beállításával lehetővé vált a munkaturbina fordulatszámának szabályozása, amely fordulatszám független volt az első turbinától. Vagyis a pillangószelep betöltötte az oldható tengelykapcsoló és sebességváltó szerepét.
A tízfokozatú axiálkompresszor az ötfokozatú első turbinával egy szekrény tetején helyezkedett el. Ez az egység hajtotta a segédberendezéseket (a tüzelőanyag-befecskendező szivatytyút, a kenőanyag-szivattyúkat és a hűtőlevegőt szállító ventilátort). Ennek a forgóegységnek a fordulatszáma 19 000/min volt. Az ötfokozatú munkaturbinát a szekrény aljára szerelték. Az ehhez kapcsolt redukciós hajtómű a munkaturbina 12 600/min fordulatszámát 1000/min-ra csökkentette. A kompresszor és első turbina egységének fordulatszámát egy pneumatikus szabályozó végezte, amelyet a 123 678 és 123 679 számú szabadalom írt le részletesen. A befecskendezett tüzelőanyag mennyiségét a tüzelőtérbe épített hőmérséklet-érzékelő szabályozta.
A kísérletekre Brodszky professzor így emlékezett [28]:
„A kísérletek… 1941 szeptemberében kezdődtek. Az első kísérletek (munkaturbina nélkül) csak a kompresszor és első turbina egység vizsgálatára vonatkoztak. Az indítás egy kb. 4,5 kW teljesítményű villanymotor útján mindjárt az első alkalommal sikerült. A további vizsgálatoknál a tüzelés nem mutatkozott kielégítőnek, továbbá a hőkicserélő ellenállása a vártnál nagyobb lett. A kísérletek ezután átmenetileg hőkicserélő nélkül folytatódtak. Decemberben sor került a munkaturbina, a lassító áttételi mű és a vízfék felszerelésére, és megkezdődtek – még hőkicserélő nélkül – a terhelési próbák. A legnagyobb terhelés ennél a változatnál (800/min fordulatszám esetén) kb. 90 kW volt; a fajlagos tüzelőanyag-fogyasztás kb. 900 g/kWh, ami 9,35% gazdasági hatásfokot jelentett, ugyanakkor a turbina előtti gázhőmérséklet 513 °C volt.”
Ezután Brodszky Dezső arról számolt be, hogy 1942 februárjára elkészült egy új, kisebb ellenállású hőkicserélő, és így a próbák ennek a résznek a beiktatásával folytatódhattak. Egyik mérés a következő adatokat adta: 900/min fékfordulatszám mellett kb. 60 kW teljesítmény, 720 g/kWh fajlagos tüzelőanyag-fogyasztás és kb. 12%-ra adódott a gazdasági hatásfok. Az első turbina előtt 594 °C, a munkaturbina előtt 443 °C volt a közeghőmérséklet.
„1943 júniusában – írta a továbbiakban Brodszky professzor [28] – a rekuperátort forgódobos regenerátorral (136 611 számú szabadalom) cseréltük ki. Ezzel szintén nem sikerült lényeges javulást elérni, viszont a forgódob tömítéseinél újabb nehézségek jelentkeztek. 1943 novemberében felfüggesztettük a kísérleteket, hogy egyes részekkel külön történő próbák eredményeit bevárjuk. A kísérletek folytatására azonban – a háborús események következtében – már nem kerülhetett sor.”
Tanulmányának befejezéseként Brodszky Dezső feltette a kérdést, hogyan értékelhető 1955-ban mindaz, amit Jendrassik György a gázturbinafejlesztésben 1943 végéig végzett? Értékelésében a JR 300-ra tér csak ki, mint az utolsó gázturbinaegységre [28]:
„Már megállapítottuk, hogy a különválasztott munkaturbina igen termékeny gondolat volt, és annak szabályozása ma is korszerű. Ugyancsak korszerű a hőkicserélő, a gép általános felépítése és számos részlete. Nem kielégítő ellenben az elért hatásfok és teljesítményéhez képest túlságosan bonyolult, drága a gép. Ha ezt a gépet korszerű külföldi kisturbinákkal állítjuk szembe, a következőket állapíthatjuk meg. Az ilyen kis teljesítményű turbinák közül soknak hatásfoka még ma is kedvezőtlenebb a JR 300 jelű turbináénál annak ellenére, hogy a turbina előtt lényegesen nagyobb közeghőmérsékletet engednek meg, amit a jobb lapátanyag tesz lehetővé. Így pl. a Solar Aircraft Co. tűzoltófecskendő turbinájának fajlagos fogyasztása 35 kW és 620 °C-nál kb. 1000 g/kWh. Az Allen-gyár 150 kW teljesítményű turbinájának fajlagos fogyasztása 730–800 °C-nál ugyancsak kb. 1000 g/kWh… Ezeknek a felsorolt gépeknek mind centrifugális kompresszoruk és kevés fokozatú turbinájuk van, így sokkal egyszerűbbek, kisebbek és olcsóbbak. Ezért kedvezőtlenebb fogyasztásuk ellenére is reálisabb gépek, új gondolat azonban nem található felépítésükben.”
Külföldön – mint köztudott – a második világháború befejezése utáni években elterjedtek a gázturbinák. Magyarországon a háború utáni tíz évben nem folytatódtak a kísérletek a gazdag hagyományok ellenére.
A gazdag hagyományok tényének alátámasztására a következő elismerő búcsúszavakkal zárható a gázturbina-fejlesztéssel foglalkozó úttörő munka, amely az Engineering 1954. február 26-i számában jelent meg az „Obituary”-rovatban [39]: „Mr. George Jendrassik – Pioneer Designer of Gas Turbines” cím alatt: „The issue of Engineering of February 17, 1939, contained an illustrated description of a small gas-turbine of the constant-pressure type which, we believe, was the first of its kind to run consistently and satisfactorily. It delivered approximately 100 b.h.p. and was designed by a brilliant young Hungarian engineer, Mr. George Jendrassik, who, in 1936, when he was only 38 years of age, had formed a small private company for the purpose of developing gas turbines. It is with great regret, on personal as well as scientific grounds, that we have now to record that Mr. Jendrassik, who had been resident in England for the past five years, died on February 7, at the early age of 55 years…”

 

 

A témában további forrásokat talál az Arcanum Digitális Tudománytárban

ÉRDEKEL A TÖBBI TALÁLAT