Энергетика. В первый раз выполнить её смог в 1620 г Энергия ветра

Мысль сотворения подводного судна не давала покоя изобретателям в протяжении многих веков. В первый раз выполнить её смог в 1620 г. переехавший в Великобританию голландский врач Корнелиус ван Дреббель. Корпус его подводной лодки сделали из дерева и покрыли промасленной кожей. Перед погружением водяной балласт (голл. ballast) принимали в особые мехи; роль силовой установки игралась дюжина гребцов. На лодке Дреббеля несколько лет катали по Темзе любителей острых ощущений. Позднее, в 1721 г., «потаённое огневое судно» пробовал построить российский изобретатель-самоучка Ефим Прокопьевич Никонов, лично обратившийся к Петру I с челобитной. Правда, попытка закончилась неудачей. В 1776 г., во время войны английских колоний в Америке за независимость (1775—1783 гг.), школьный учитель Дэвид Бушнелл сконструировал одноместную подводную лодку. Она походила на два сложенных основаниями черепашьих панциря, из-за чего её и окрестили «Тёртл» («Черепаха»). Лодка несла мину с 65 кг пороха, которую можно было привинтить буравом к древесному днищу судна. 6 сентября 1776 г. сержант Эзра Ли в первый раз предпринял подводную атаку на британский фрегат «Игл», однако фуррором она не увенчалась. В 1801 г. живший в Париже американец Роберт Фултон построил лодку, названную им «Наутилус» (так именуют моллюска, обитающего в тропических морях). Он погружается и всплывает, меняя объём внутренних полостей, а на поверхности распускает мантию, образуя собственного рода парус. Корпус лодки Фултона в форме сигары был изготовлен из листов меди. Под водой лодку передвигали три матроса, вращавшие гребной винт, а на поверхности поднимали складную мачту с парусом. Для изменения глубины погружения Фултон в первый раз пользовался горизонтальными рулями. Взрывать вражеские корабли собирались бочонками с порохом и электрозапалом; изобретатель окрестил их торпедами. По проекту Фултона выстроили две субмарины, однако далее экспериментов дело не пошло. В 1834 г. подводную лодку сконструировал российский военный инженер Карл Андреевич Шильдер. Четверо гребцов действовали вёслами типа «гусиная лапа»: при движении вперёд лопасти складывались, а при обратном — раздвигались, толкая лодку вперёд. Из носовой части торчал длинный гарпун с миной, который надлежало воткнуть в борт неприятельского судна, отступить на безопасное расстояние и отправить по проводу электрический импульс на взрыватель. Кроме того, лодку оснастили шестью пороховыми ракетами, и она стала первым в мире подводным ракетоносцем. Во время Гражданской войны меж Севером и Югом в США (1861 — 1865 гг.) южане сделали железную субмарину «Давид» — опять-таки с вёслами и шестовой миной. В феврале 1864 г. она подорвала фрегат северян «Хаузатоник» — первую жертву подводного оружия, однако и сама из похода не возвратилась. Нашли ее около 100 лет спустя. В 1863 г. офицер французского флота Буржуа и инженер Брюн оснастили железную субмарину «Плонже» пневматической машинкой мощностью 80 л. с. и запасом сжатого воздуха в 23 железных баллонах. Корпус «Плонже» в первый раз разделили пятью переборками на изолированные отсеки, что позже стало общепринятым, — при затоплении 1-го из отсеков лодка могла без помощи других всплыть. В 1880 г. российский инженер Степан Карлович Джевецкий (1843— 1938) представил проект подводной лодки с электрическим движком, работавшим от аккума. Опыты с движками продолжались: в 1885 г. швед Норденфельд поставил на свою 60-тонную лодку паровую машину мощностью 10 л. с. Перед погружением огонь в топке ее котла гасили, а в машинку подавали остаток пара, но его хватало быстро. Иной новинкой были два трубчатых аппарата, из которых сжатым воздухом выталкивали самодвижущиеся мины (торпеды). У подводников отпала нужда вплотную подходить к цели, чтоб воткнуть в ее борт шест со взрывчаткой. Два года спустя, в 1887 г., французские инженеры Дюпюи де Лом и Густав Зеде в первый раз разместили балластные цистерны не в одном месте, а раздельно — в носу, центре и корме 30-тонной лодки «Жимнот». В качестве силовой установки они употребляли электромотор, работавший от аккумов. Для наблюдения за морем из-под воды применили перископ. Очередным новатором стал американец Джон Голланд. В 1897 г. он выстроил подводную лодку и назвал ее «Планжер». При плавании судна над водой гребной винт вращала паровая машина, а на глубине его приводил в действие электромотор. Потом, уже на иной подводной лодке, Голланд заменил паровую машинку менее громоздким двигателем внутреннего сгорания, который заставлял работать и генератор, подзаряжавший батареи. Эту подводную лодку вооружили лишь одним торпедным аппаратом .

начале XX в. в Рф на российской субмарине «Минога» (1908 г.) для надводного хода и зарядки аккумуляторов в первый раз установили неприхотливые и поболее безопасные дизели. Сочетание «дизель — электромотор» сохранилось в подводных лодках на долгие годы. В августе 1914 г. Великобритания имела на вооружении 76 субмарин, Франция — 62, Россия — 36, Германия — 28, Италия — 19, Австро-Венгрия — всего 7 подводных лодок. Успехи немецких подводников и кораблестроителей в Первой мировой войне впечатляют: они выслали на дно 5861 транспорт, а ввели в строительных более 300 субмарин.

Уже совсем давно, видя, какие разрушения могут приносить бури и ураганы, человек задумался над тем, нельзя ли применять энергию ветра. Ветряные мельницы с крыльями-парусами из ткани первыми начали сооружать древние персы выше 1,5 тыс. лет назад (см. дополнительный очерк «Мельницы в Средние века»). В предстоящем ветряные мельницы совершенствовались. В Европе они не только мололи муку, однако и откачивали воду, сбивали масло, как, например, в Голландии. 1-ый ветроэлектрогенератор был сконструирован в Дании в 1890 г. Через 20 лет в стране работали уже сотни схожих установок. Энергия ветра совсем велика. Её запасы в мире, по оценке Глобальной метеорологической организации, составляют 170 трлн. кВт*ч в год. Эту энергию можно получать, не загрязняя окружающую среду. Однако у ветра есть два существенных недостатка: его энергия сильно рассеяна в пространстве и он непредсказуем — частенько меняет направление, вдруг затихает даже в самых ветреных районах земного шара, а время от времени достигает таковой силы, что разламывает ветряки. Строительство, содержание, ремонт ветроустановок, круглые сутки работающих под открытым небом в всякую погоду, стоят недёшево. Ветроэлектростанция таковой же мощности, как ГЭС, ТЭЦ или АЭС, по сопоставлению с ними обязана занимать гораздо огромную площадь. К тому же ветроэлектростанции не безвредны: они мешают полётам птиц и насекомых, гремят, отражают радиоволны вращающимися лопастями, создавая помехи приёму телепередач в близлежащих населённых пт. Не всем понравилось бы жить в городке, где на каждой крыше грохочут ветряки. Таковой город будущего обрисовал британский фантаст Герберт Уэллс в романе «Когда спящий проснётся» (1899 г.). Для получения энергии ветра применяют самые разные конструкции: многолопастные «ромашки»; винты вроде самолётных пропеллеров с 3-мя, 2-мя и даже одной лопастью (тогда у неё есть груз-противовес); вертикальные роторы, напоминающие разрезанную вдоль и насаженную на ось бочку; некое подобие «вставшего дыбом» вертолётного винта: внешние концы его лопастей загнуты вверх и соединены меж собой. Вертикальные конструкции неплохи тем, что улавливают ветер любого направления; остальным приходится разворачиваться по ветру. Встречаются и совершенно уникальные решения. Например, по кольцу из рельсов бегает телега с парусом, и ее колёса приводят в действие электрогенератор. В Испании довольно долго работала установка, сама создававшая для себя ветер. Выстроили совсем высшую трубу, обширный круг земли в ее основании покрыли полиэтиленовой плёнкой на каркасных опорах. Под жарким испанским солнцем земля и воздух под плёнкой нагревались, и в трубе возникала ровненькая постоянная тяга. Интегрированная в трубу крыльчатка вращала генератор. Тяга не прекращалась ни в пасмурные дни (если лишь облачность была не очень плотная), ни ночью: земля долго хранит тепло. Но эксплуатация таковой установки обходилась довольно дорого: железная труба равномерно ржавела, а плёнка разрушалась. Серьёзный урон ветростанции наносила и непогода... После еще одного урагана чинить систему не стали. Чтоб как-то компенсировать изменчивость ветра, сооружают большие «ветряные фермы». Ветродвигатели там стоят рядами на широком пространстве и работают на единую сеть. На одном краю «фермы» может дуть ветер, на другом в это время тихо. Ветряки нельзя ставить слишком тесновато, чтоб они не загораживали друга. Потому «ферма» занимает много места. Такие «фермы» есть в США, во Франции, в Великобритании, а в Дании «ветряную ферму» расположили на прибрежном мелководье Северного моря: там она никому не мешает и ветер устойчивее, чем на суше. Чтобы понизить зависимость от непостоянного направления и силы ветра, в систему включают маховики, частично сглаживающие порывы ветра, и различного рода аккумуляторы. Почаще всего они электрические. Однако применяют также воздушные (ветряк нагнетает воздух в баллоны; выходя оттуда, его ровненькая струя вращает турбину с электрогенератором) и гидравлические (силой ветра вода поднимается на определённую высоту, а, падая вниз, вращает турбину). Ставят даже электролизные батареи. Ветряк даёт электрический ток, разлагающий воду на водород и кислород. Их запасают в баллонах и по мере необходимости сжигают в топливном элементе (т. е. в химическом реакторе, где энергия горючего преобразуется в электричество) либо в газовой турбине, вновь получая ток, однако уже без резких колебаний напряжения, связанных с капризами ветра. Основатель современной аэродинамики русский учёный Николай Егорович Жуковский (1847—1921) рассчитал теоретический КПД ветродвигателя, оказавшийся достаточно высочайшим — около 60 %. Но у настоящих конструкций он на 10—15 % ниже. В мире сейчас работает более 30 тыс. ветроустановок разной мощности. Германия получает от ветра 10 % собственной электроэнергии, а всей Западной Европе ветер даёт 2500 МВт электроэнергии. По мере того как ветряные электростанции окупаются, а их конструкции совершенствуются, стоимость «воздушного» электричества падает. Так, в 1993 г. во Франции себестоимость 1 кВт*ч электроэнергии, приобретенной на ветростанции, равнялась 40 сантимам, а к 2000 г. она снизилась в 1,5 раза. Правда, в настоящее время энергия АЭС обходится всего в 12 сантимов за 1 кВт*ч.