Машина-двигательОт водяного колеса до атомного двигателя

Левин Марк Иосифович

В шестой пятилетке развертывается строительство еще более мощных гидроэлектростанций: Братской на реке Ангаре и Красноярской на реке Енисее. Каждая из этих гидростанций по своей мощности (3 миллиона 200 тысяч киловатт) будет примерно равна двум волжским гидростанциям — Куйбышевской и Сталинградской или пятидесяти трем таким гидростанциям, как Волховская.

Но, кроме гидростанций большой мощности, в нашей стране широко развертывается строительство и малых, сельских гидростанций.

Итак, водяные двигатели можно ставить там, где есть вода, их нужно делать мощными, — тогда энергия воды будет хорошо использоваться. Эти мощные двигатели лучше всего применять для получения электрической

энергии.

«Ветер, ветер, ты могуч!»

Помните, как сказано у Пушкина:

«Ветер, ветер, ты могуч, Ты гоняешь стаи туч, Ты волнуешь сине море, Всюду веешь на просторе…»

И действительно, как мог человек не обратить внимания на такую могучую природную силу, как ветер? Почему же ветер зря тратит свои неиссякаемые силы?

Нельзя ли как-либо использовать их?

И вот появился парус. Быстро стало развиваться мореплавание. Человек избавился от тяжелого труда, который приходилось затрачивать на то, чтобы двигать корабли своей мускульной силой. Суда стали двигаться с помощью паруса, используя энергию ветра. Глядя на парус, человек начал задумываться о том, как бы использовать силу ветра и для других целей.

Об одном интересном применении силы ветра рассказывают древние русские летописи.

В 907 году князь Олег подошел под стены Царьграда. Чтобы устрашить осажденных греков и с меньшими потерями завладеть городом, Олег пошел на военную хитрость. Он приказал поставить свои морские корабли на колеса и поднять паруса, а кроме того, склеить из легких тканей, натянутых на легкие каркасы, воздушные змеи в форме всадников на конях. И вот, когда всё было готово, он выждал появления сильного попутного ветра и дал сигнал. К стенам осажденного города по суше двинулись корабли, а по небу поскакало огромное количество вооруженных всадников. Греки были ошеломлены. Олег же, воспользовавшись первым замешательством врага, блестяще осуществил свой замысел — Царьград был завоеван.

В этом эпизоде, характеризующем замечательную изобретательность русских воинов, ветер двигал даже сухопутные повозки.

Давным-давно человек начал использовать энергию ветра и для привода мельниц и для подъема воды на орошение засушливых земель. В Египте еще и сейчас стоят каменные цилиндрические башни ветряных мельниц, сложенные 3000 лет назад. Такие мельницы приводились в движение ветряным колесом, состоящим из нескольких лопастей, напоминающих паруса.

В VII веке ветряные колеса стали применяться персами для орошения.

Участники крестовых походов перенесли идею и опыт постройки ветряных двигателей с Востока на Запад. В странах Западной Европы ветряные мельницы появились в X–XIII веках, а на территории нынешней России — еще раньше, в III–IV веках.

Позднее крестьянская ветряная мельница стала непременной принадлежностью российского пейзажа.

Жернова мельницы приводились в движение ветряным колесом, состоящим из нескольких лопастей.

Ветряная мельница не нуждалась ни в топливе, ни даже в воде, ее можно было построить на любом холме. Строили ветряные мельницы двух видов: козловые и шатровые.

Козловая мельница имеет огромные лопасти-крылья, которые со всеми передачами и жерновами вместе держатся на центральном столбе. Когда меняется направление ветра, всю мельницу поворачивают вокруг столба — и крылья

вновь начинают вращаться.

Шатровую мельницу уже не требуется поворачивать всю, — достаточно повернуть только крылья вместе с верхней частью — шатром.

Шатровые мельницы могут быть более мощными. Если у козловых диаметр крыльев доходит лишь до 10 метров, а мощность не превышает 5 лошадиных сил, то у шатровых крылья бывают до 28 метров в диаметре, а мощность доходит до 50 лошадиных сил.

Шатровая ветряная мельница.

Козловая ветряная мельница.

Но крылья ветряных мельниц еще плохо используют энергию ветра. Даже у современной крестьянской мельницы коэффициент полезного действия крыльев не превышает 20 %.

Современной? Но разве и сейчас строят ветряные мельницы — эти деревянные скрипучие сооружения?

В степных, безводных районах ветряной двигатель и теперь является весьма необходимым. Ведь он не требует никакого топлива, а ветра в поле, как известно, всегда вдоволь.

Еще и сейчас кое-где строят ветряные мельницы, правда, с усовершенствованными крыльями, с металлическими валами и шестернями, передающими вращение на жернова.

Но ведь ветряной двигатель может приводить в движение не только жернова. Теперь, в наше время, гораздо целесообразнее заставить такой двигатель приводить во вращение электрогенератор. Тогда от ветроэлектростанции можно получать энергию и для мельниц, и для сельскохозяйственных машин, и для освещения, и на многие другие нужды. Для таких ветроэлектростанций теперь разработаны и строятся специальные ветряные двигатели, напоминающие ветряную мельницу только разве тем, что обладают также большими крыльями-лопастями. Однако форму и размеры этих крыльев теперь точно рассчитывают. Уже изучены свойства ветра, и инженеры могут строить ветряные двигатели, хорошо использующие его энергию. Современные ветродвигатели могут развивать большие мощности.

Чтобы лучше использовать ветер, ветродвигатель поднимают на большую высоту и ставят на огромные стальные ноги. Помещение, где стоит электрогенератор — машина, вырабатывающая электрический ток, — напоминает дирижабль.

При такой форме потоки воздуха легко обтекают гондолу и не мешают работе ветряка.

Подобный ветродвигатель был построен и установлен у нас еще до войны в Крыму, на берегу Черного моря, где всегда бывают ветры. Смотря по тому, какова была скорость ветра, эта установка развивала мощность от 22 до 177 лошадиных сил, и это был самый мощный ветряной двигатель в мире. Стоял он на башне высотой в 25 метров и имел размах крыльев в 30 метров.

Интересную разновидность современных ветряных двигателей представляет собой двигатель, у которого электрический генератор расположен внизу, возле самой земли. Это очень удобно: и уход, и наблюдение за ним облегчаются. Крылья же подняты высоко — на 30 метров от земли — и имеют размах 13 метров.

Один из типов современных ветродвигателей.

Однако крылья с электрогенератором здесь ничем не связаны: нет никаких длинных валов, никаких цепей или ремней. Вращается генератор от особой воздушной турбины.