Машина-двигатель От водяного колеса до атомного двигателя
Когда в годы первой пятилетки строили Днепровскую гидроэлектростанцию, потребовалось установить там весьма мощные турбины, которые тогда еще у нас не выпускали. Пришлось воспользоваться американскими турбинами, каждая из которых развивала мощность по 91 тысяче лошадиных сил и имела КПД 91 %.
Гидроэлектростанция с одной турбиной пропеллерного типа.
Во время Великой Отечественной войны гитлеровские варвары разрушили детище первой пятилетки — Днепровскую гидроэлектростанцию. Как только отгремели бои, советский народ начал ее восстановление.
Но теперь уже наш Ленинградский Металлический завод изготовил для этой станции турбины еще более мощные, чем американские, — по 100 тысяч лошадиных сил в каждой, с коэффициентом полезного действия 93 %.
Сейчас на том же заводе разрабатывается турбина на 200 тысяч киловатт (272 000 лошадиных сил), а в шестой пятилетке предполагается освоить турбины небывалых еще мощностей — в 250 и даже в 400 тысяч киловатт. Свыше полмиллиона лошадиных сил будет развивать один двигатель!
Вот какими стали современные водяные двигатели! Это наиболее мощные двигатели, применяющиеся в технике. Они тяжелы, громоздки и используются только для одной цели: приводить в движение электрические машины, вырабатывать электрический ток. А уж ток передается по проводам и используется для нужд промышленности, сельского хозяйства, транспорта и для бытовых нужд.
Машинный зал Волховской ГЭС — первой крупной советской гидроэлектростанции, построенной по указанию Ильича. Виден ряд электрогенераторов.
Гидравлическая турбина вращает вал электрической машины, которая называется электрогенератор.
«Генератор» — по-латыни «рождающий»; «электрогенератор» — машина, вырабатывающая электрический ток. Обе машины, связанные между собой, представляют гидроагрегат.
Современные гидроэлектростанции оборудуются такими гидроагрегатами, рассчитанными на разную мощность.
На рисунке (на странице 18) показано, как устроена гидроэлектростанция с одной турбиной.
Река перегорожена плотиной. Это необходимо для того, чтобы образовался повышенный уровень, с которого вода могла бы падать на колесо турбины.
Вертикальная турбина установлена в специальном здании, в верхнем этаже которого помещается электрогенератор, а в нижнем — турбинная камера с водой и сама турбина.
На гидроэлектростанции может быть установлено несколько турбин.
С 1926 года, когда вступила в строй Волховская гидроэлектростанция, в нашей стране строятся всё новые и новые гидроэлектростанции, мощность которых всё возрастает и возрастает.
На Волге и Днепре сейчас сооружаются мощные гидроэлектростанции — Куйбышевская, Сталинградская и Каховская. Каждая из таких станций, как Куйбышевская и Сталинградская, будет вырабатывать электрической энергии в год в 5 раз больше, чем все электростанции царской России. Ток от этих станций будет передаваться на самые дальние в мире расстояния — 800—1000 километров.
Мощность только одной гидротурбины Куйбышевской ГЭС будет равна 126 тысячам киловатт. Высота такой турбины равна 40 метрам, то есть достигает высоты 10—11-этажного дома. Турбина будет весить 1500 тонн, что потребует для ее перевозки целого железнодорожного состава в 25–30 вагонов.
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.
