Мария Михайловна Романовская - Загнуздані хмари (бібліотека пригод та наукової фантастики), Мария Михайловна Романовская

зацікавились крилом вітряка, почали вишукувати найвигідніший кут нахилу крила до напряму вітру, визначили максимальну продуктивність роботи вітряка і т. д. А на початку XIX століття з'явився паровий двигун, потім двигун внутрішнього згоряння… І вони почали випереджати вітродвигуни, лишаючи їм тільки ділянку сільського господарства. Непостійність свавільного вітру стала перешкодою людям, які тільки-но опановували машини. Чи то ж можна контролювати примхливу енергію, яка сьогодні може знести геть цілу будівлю, а завтра нездатна поворухнути на дереві листям?

Вітряні двигуни того часу були дуже важкі і такі ненадійні, що після кожного шторму їх доводилось ремонтувати. Так вітряна «техніка» (вірніше, зародки цієї техніки) і завмерла на нижчому рівні.

Щоправда, у XIX столітті, коли розвинулась металургійна промисловість, виник уже інший, зроблений на заводі, вітряк. Американська фірма «Екліпс» почала виготовляти багатокрнлі вітряки з 20 крилами. Захищали їх від урагану повертанням лопаті в усьому вітроколесі ребром до напрямку вітру. Багатолопатеве «віяло» крутилось на стрімкій мережаній башті… Ці вітродвигуни вийшли дуже зручними і надійними, особливо для водопостачання по дрібних господарствах американських фермерів. Вони швидко поширювались у посушливих штатах Америки, а потім і по інших країнах…»

Ніна думала про свою модель. Це не був американський «екліпс». Він був кращий. Це одна з ранніх конструкцій її дяді Толі. Пекучий вітер (кажуть, його звуть «афганцем»!) підіймав з глибини пісків струмки блакитної води. На пісках стали рости золоті дині.

Коли б уже швидше! Невже вона й не побачить цього сама? Ніна зітхнула. Вітер з кватирки, увірвавшись до кімнати, перегортав сторінки далі.

«… Але ж багатолопатеві крила мали свої недоліки. При однаковій потужності вони коштували дорожче за чотирикрилі селянські вітряки. Багатокрилі металеві «віяла» були важкі, а тому й дорогі. До того ж ці двигуни були тихохідні — їхні вітроколеса давали надто мале число обертів, щоб їх можна було застосувати для млинів та динамомашин.

Що менше крил має вітродвигун, тим він легший і швидкохідніший. Та чи можливо, щоб малокрилі вітряки давали стільки ж енергії, як і багатокрилі? Як зберегти легкі малокрилі вітряки від руйнування сильним вітром? І чи не можна якось поліпшити старовинні чотирикрилі селянські млини?

Такі запитання наприкінці минулого століття поставив перед собою датський професор Пауль Ла-Кур. Він почав досліджувати старовинні чотирикрилі млини, бо деякі з них добре працювали і були вдвоє-втроє легші від багатолопатевих.

Дослідження показали, що, поставивши площину крила по гвинтовій лінії, можна було мало не втроє збільшити потужність крил, не змінюючи їх діаметра. Отже, можна було замінити багатолопатеві двигуни чотирикрилими. Такі чотирикрилі вітродвигуни вийшли разів у три швидкохідніші від багатолопатевих. У Данії було збудовано кілька вітроелектричних станцій за проектом Ла-Кура. Вони були дуже подібні до голландських млинів-вітряків. Головка поверталась на вітер спеціальними вітрячками, а самі крила регулювали число обертів; при великому вітрі частина поверхні крила відкривалась і пропускала вітер, не використовуючи його. Вітростанції Ла-Кура працюють і досі в Данії — країні, яка користується привозним паливом, — і заощаджують багато пального.

З виникненням авіації вчені звернули увагу і на вітродвигуни. Адже на крило аероплана в повітряних хвилях і на крило вітряка діяли ті ж самі фізичні закони!

Прекрасне обтічне крило сучасного вітряка, подібне до авіаційного пропелера, створили наші російські вчені, що працювали в авіації.

Ще на початку XX століття у зв'язку з розвитком авіації виникли деякі теоретичні праці про повітряний гвинт. І тоді ще студенти, тепер видатні вчені Юр'єв та Сабінін дослідили положення лопаті у повітряному потоці.

У 1912 році великий російський вчений М. Є. Жуковський створив теорію гребного гвинта-пропелера.

Розробляючи теорію пропелера, вчені почали творити й науку про вітродвигун.

Професор Володимир Петрович Вєтчинкін, доктор технічних наук — один з основоположників вітроенергетики. В 1918 році Вєтчинкін, взявши за основу вихрову теорію пропелера, створив першу вихрову теорію вітряка. Тоді ж він перший зробив спробу вивести з аеродинаміки те число обертів вітроколеса, за якого вітродвигун може бути найпотужнішим (може давати найбільший коефіцієнт корисної дії).

Професор Вєтчинкін досконало розробив теорію вітряка. В 1920 році Жуковський, викладаючи теорію ідеального вітряного двигуна, в її основу поклав саме праці Вєтчинкіна.

Але ще багато нерозв'язаних питань стояло перед вітротехніками, наприклад: на яку ступінь швидкості Треба рівнятися, щоб одержати найлегший вітродвигун, або яке число лопатей треба вважати найдоцільнішим.

Відповідь на ці питання дав доктор технічних наук Микола Валентинович Красовський, який прийшов до висновку, що вітродвигун буде найлегшим, коли він матиме найменшу кількість лопатей.

У 1920 році під керівництвом Г. X. Сабініна почали досліджувати різці моделі вітродвигунів. Для цього була збудована аеродинамічна труба, в якій вентилятор створював різні «вітри». Тут завивали північні вітри, урагани субтропічних країн, уривчасті суховії і помірні вітри українських степів. Дули вітри поземних смуг, де швидкості їх гальмували людські будівлі, і вітри високих шарів тропосфери, де вони гуляють рівні й вільні, не спинені нічим. Ці штучні вітри давали можливість прекрасно вивчити і різні профілі крил: від незграбного крила селянського вітряка, в якому вітер спотикався об шорсткі кути і втрачав велику частину своєї енергії, до обтічного гладенького крила пропелера. В повітряних потоках вивчався й найвигідніший кут крила, під яким його треба було поставити до вітру, тощо.

В природних потоках вітру вчені почали вивчати роботу всього механізму вітряка, принципи установки його по вітру і автоматичного захисту від великих вітрів. Одночасно працювали й над тим, як краще використати енергію вітродвигуна для роботи насоса, жорен, динамо-машини і як краще спарювати вітродвигун з якоюсь іншою машиною.

Нова людина взялася переробляти світ. Навіть із найглухіших і «найгірших» місцевостей треба було зробити квітучі краї. Крижані гори, сипучі піски і неприступні скелі — все мало підкоритись будівникові. А будівникові потрібні тисячі, сотні тисяч, мільйони кіловат енергії. Отут і придався скромний вітродвигун.

Найзручніше перетворювати енергію вітру в електричний струм. Почалося будування вітроелектростанцій.