Полярная печка Фритьофа Нансена
(статья из журнала "Наука и жизнь")
Почти 100 лет назад Ф. Нансен дал образец блестящего инженерного теплотехнического устройства, вызванного к жизни жестокими условиями полярных путешествий.
Инженер Г. Сокол
Когда произносят: Фритьоф Нансен,- загораются глаза у мальчишек, бредящих опасными, но такими милыми их сердцу путешествиями. Когда произносят: Фритьоф Нансен, - становится теплее на душе у стариков, помнящих, как часто звучало это доброе имя в дни их молодости... Да, это был великий путешественник и великий гуманист. В 1921 году он призвал весь мир помочь голодающим Поволжья, и отовсюду люди (не организации, не страны - люди!) присылали ему свои сбережения. Так возник "Фонд Нансена" - 40 миллионов франков, спасших десятки тысяч людей от голодной смерти. Россия была особенной его любовью. И Россия отвечала ему тем же. Ф. Нансена еще в 1898 году избрали почетным членом Петербургской Академии наук; в годы Советской власти - почетным депутатом Моссовета. В 1922 году за гуманистическую деятельность ему присуждена Нобелевская премия мира. К нему - первому из иностранцев - обратился IX Всероссийский съезд Советов с благодарственной грамотой, оканчивающейся словами: "Русский народ сохранит в своей памяти имя великого ученого, исследователя и гражданина Ф. Нансена".
Малоизвестным в биографии Нансена остается до сих пор факт, что он - автор блестящего инженерного теплотехнического устройства.
Что же заставило крупного ученого, бесстрашного и удачливого путешественника, стиравшего с карты Земли самые труднодоступные "белые пятна", талантливого писателя и крупного общественного деятеля, заняться конструированием... печки?
Ответ на этот вопрос находим в книге Ф. Нансена "Фрам" в полярном море": "Большинство путешествовавших на санях в полярных странах жаловались на "арктическую жажду", которая считается почти неизбежным злом при длительных переездах по снежным пустыням. Она усиливается, если попробовать есть снег... То, что мы ничуть не страдали от жажды, бывшей одним из величайших мучений во многих санных путешествиях, надо в значительной степени приписать нашей замечательной походной кухне. Расходуя минимальное количество горючего, мы могли растопить льды и вскипятить себе столько воды, что по утрам пили ее вволю".
Что представляет собой эта печка (или кухонный аппарат, как называл ее Нансен), которую он использовал в 1895 году во время санного похода к Северному полюсу?
Вот как описывает ф. Нансен свое изобретение:
"Аппарат имел сосуд для варки пищи и два котла для таяния льда или снега. Устройство его было следующее. Сосуд для варки помещался в самом центре, под ним - горелка, а вокруг - кольцеобразный котел для растопления льда и снега. Горячие продукты горения из горелки поднимались вверх, в пространство между сосудом для варки и кольцеобразным котлом; на последний надевалась плотно пригнанная крышка с отверстием посередине, сквозь которое горячий воздух проходил дальше, под дно другого, поставленного сверху плоского котла для таяния льда и снега. Затем нагретый воздух поворачивал вниз, проходил вдоль наружной стороны кольцеобразного котла, внутри колпака, обнимавшего весь аппарат словно плащом. Здесь он отдавал последние остатки своей теплоты внешней стороне кольцевого котла и затем выходил, наконец, почти совершенно охлажденный из-под нижнего края колпака.
Для нагревания аппарата мы пользовались шведской керосиновой горелкой "примус", в которой керосин при нагревании перед сгоранием обращается в газ. (Во времена Нансена горелка "примус" еще не получила такой известности и распространения, как в наше время. - Прим. ред.) В этой горелке происходит на редкость полное сгорание. Неоднократные испытания этого аппарата в лаборатории профессора Торупа показали, что при обычных условиях аппарат использует 90-93% того количества тепла, которое дает сгорающий в примусе керосин. Лучших результатов, кажется, трудно достигнуть".
Если сегодня, спустя столько лет, мы проанализируем достоинства конструкции Нансена, то увидим, что основная идея, заложенная в ней,- использование тепла отходящих газов, - не только дала долгую жизнь в Арктике самой этой конструкции, но и породила новые, созданные по ее образу и подобию. Одна из них - печка на твердом топливе для зимних туристских походов в Заполярье. В пятой книге альманаха "Туристские тропы" (1961 г.) Б. Огородников пишет: "Идея варки пищи и одновременной утилизации тепла отходящих газов была блестяще реализована выдающимся полярным исследователем Ф. Нансеном... Конструкцию его агрегата мы приняли за основу".
В чем же успех конструктора Нансена? Благодаря чему в его печке происходит такое полное использование тепла продуктов сгорания (даже если считать данные профессора Торупа несколько завышенными)?
Все дело в том, что готовящаяся в центральном сосуде аппарата пища (чтобы не усложнять рассуждения, будем считать ее просто водой) имеет температуру 100° С. Образующийся еще весьма горячий поток газов омывает относительно большую поверхность периферийных сосудов с тающим льдом, температура которых остается до конца таяния льда равной 0°С. Конструктивно теплообмен между потоком отходящих газов и тающим льдом решен Нансеном безукоризненно. Охлаждая таким образом отходящие газы, он и смог максимально использовать тепло, столь нужное для получения воды.
"Арктическую жажду", которая была бичом путешественников, Нансен утолял практически без дополнительных затрат топлива, только с помощью остроумного инженерного решения.
(Рис.1) Кухонный аппарат Фритьофа Нансена: а - сосуд для варки пищи; б - кольцеобразный котел для таяния льда и снега; в - плоский нотел для льда и снега; г - газокеросиновая горелка "примус"; д - подставка для кольцеобразного котла; е - крышка с отверстием посредине; ж - наружный колпак.
(Рис.2) Печка для зимних туристских походов: 1 - таган для сжигания топлива; 2 - дверца топки; 3 - бак для таяния льда; 4 - крепежная крышка; 5 - крышка; 6 - большая кастрюля; 7 - кольцо; 8 - поддон.
