Сейчас модной стала тема так называемой зелёной энергетики, но всё новое – это хорошо забытое старое. Первые электростанции без использования ископаемого топлива, в частности на основе энергии ветра, появились ещё в 80-е годы XIX века в Великобритании и США. В России это произошло несколько позже, но и нашим инженерам удалось сделать кое-что новое и оригинальное в этой сфере.
Увлечение ветряками на западе к началу Первой мировой войны пошло на спад. Ветер не может дуть постоянно и с одинаковой силой, к тому же строительство крупных ветроустановок обходится недёшево, а производительность их не слишком высока, растущей промышленности Европы и Америки в то время нужно было всё больше и больше электроэнергии и как её получали было совершенно неважно. Нефть и уголь в то время были недороги и добывались в достаточных количествах. Как только были решены проблемы со строительством доступных по цене и надёжных линий электропередач, интерес к ветроустановкам надолго пропал. Однако в полуизолированном от внешнего мира Советском Союзе, где в 1920-30-е годы был всего один крупный район нефтедобычи – Кавказ, а уголь требовался для металлургии, транспорта, отопления и тратить его на выработку электроэнергии было слишком расточительно, все способы электрогенерации в сколько-нибудь значительных объёмах представляли интерес.
За полвека до этого 24 ноября 1880 года в семье курского землемера Георгия Уфимцева родился мальчик по имени Анатолий – смышлёный и любознательный непоседа. Его дедом был известный астроном А.Ф. Семёнов, вероятно, этот факт оказал определённое влияние на внука. Довольно рано, ещё учась в Курском реальном училище, он увлекся революционными идеями, что, впрочем, не мешало ему заниматься и научно-техническим творчеством. Свои таланты юный Уфимцев использовал своеобразно. Сначала он изобрёл электрическое перо для копирования запрещенной литературы, затем собрал ротационную печатную машину для размножения революционных прокламаций. Не удивительно, что с таким предосудительным набором увлечений проучиться он смог всего четыре года, вскоре оказавшись за дверьми училища. В дальнейшем он занимался только самообразованием.
Будучи настроенным антиклерикально в 17 лет Толя с тремя товарищами решил ни много ни мало взорвать обретённую ещё в 1295 году Коренную икону Знамения Богородицы – главную святыню Курского Знаменского собора. Для этого он сделал «адскую машину» с часовым механизмом. 8 марта 1898 года ровно в 1:50 ночи в церкви ухнул взрыв, храм сильно пострадал, но на иконе не было ни единой царапины. Разумеется, эффект был обратным. Теперь ещё более густые толпы поломников тянулись к чудотворной иконе, без всякого урона пережившей покушение.
Преступление раскрыли только спустя три года, но поскольку в момент действия главный виновник был несовершеннолетним, он отделался относительно легко – 26 декабря 1901 года был сослан в южную Сибирь, в город Акмолинск (впоследствии Целиноград, Акмола, Астана, Нур-Султан), на пять лет.
Судьбой Уфимцева, история которого получила широкую огласку, заинтересовался Максим Горький. Писатель отправил ему посылку с инструментами и деньги. На эти средства Анатолий завёл небольшую ремонтную мастерскую. В ней он сконструировал и собрал бесклапанный керосиновый двигатель, электрогенератор, а также изобрёл и производил оригинальные керосинокалильные лампы и нефтекалильные фонари.
Отбыв полный срок ссылки, Анатолий Уфимцев вернулся на родину. Здесь он открыл новую мастерскую, где занимался ремонтом швейных машин, граммофонов и велосипедов. Тут же ему удалось организовать производство ламп и фонарей. Вскоре их стали применять для освещения улиц Курска, Севастополя и других городов империи.
Наступила эра авиации и Уфимцев увлёкся конструированием летательных аппаратов. Спустя три года после своего возвращения в Курск, он создал проект оригинального изделия – сфероплана. Аппарат имел ни на что не похожее круглое крыло, чтобы помочь ему взлететь, изобретатель разработал двухцилиндровый, двухтактный двигатель мощностью 20 лошадиных сил с двумя соосными воздушными винтами. Две лопасти воздушного винта были прикреплены к цилиндрам двигателя, две – к носку картера. Подобное техническое решение было использовано впервые в мире. Машина проходила испытания, пробегала по грунту, но не взлетала. Уфимцев решил, что конструкция не работает из-за недостаточной мощности двигателя.
Через год, в 1910 году, он создал новые биротативные двигатели: сначала четырех- и шестицилиндровый с объёмом 3,3 литра, 1000 об/мин, 40 л.с., массой 50 кг, потом шестицилиндровый двухтактный с объёмом 5,6 литра, 1000 об/мин, 60-75 л.с., массой 58 кг. Под них был сконструирован и более совершенный сфероплан, однако и он не взлетел, т.к. центр его тяжести был слишком смещён вперёд. 11 июля 1910 года второй сфероплан был разрушен шквалистым ветром, восстановить его не удалось.
Но работа над аппаратом всё же принесла определённые плоды. Двигатель к первому сфероплану он начал устанавливать на молотилки. Всего их было изготовлено около пяти десятков. Надёжность их была высока, некоторые проработали более четверти века. Один из авиационных моторов, по общему счёту четвёртый, в марте 1912 года был представлен на II Международной воздухоплавательной выставке в Москве. За него жюри во главе с профессором Н.Е.Жуковским наградило Уфимцева Большой серебряной медалью. Сейчас этот двигатель под маркой АДУ-4 экспонируется в Музее Военно-Воздушных сил в Монино.
Во время Великой войны 1914-18 годов изобретатель работал в интересах военной авиации, в частности он придумал полый вал для авиадвигателя, чтобы в него можно было устанавливать ствол пулемёта. Однако самое значительное своё изобретение Уфимцев сделал уже в советское время. В 1918 году Всероссийский совет народного хозяйства выдал ему «временное свидетельствование за номером 1341 об инерционно-кинетическом аккумуляторе», которым закреплялся его приоритет и авторские права. Это устройство стало важнейшим элементом ветроэлектростанции, которую разрабатывал в это время конструктор.
Авторство на многие механизмы и саму ветроэлектростанцию, строившуюся много лет, так же было подтверждено патентами. Его работа вызывала большой интерес у коллег, которые оказывали ему посильную помощь. Так первое в мире ветроколесо с поворотными лопастями и переменным углом атаки было создано Уфимцевым совместно с профессором московского Центрального Аэродинамического института (ЦАГИ) В.П.Ветчинкиным.
Конструкция станции состояла из следующих элементов:
- Раскреплённой вантами башни ферменной конструкции высотой 42 м с площадкой
- Поворотной конструкции
- Ветросиловой установки, состоящей из трёхлопастного ветроколеса диаметром 10 м, имеющего механизм (первый в мире) управления шагом лопастей, и флюгерные лопасти
- Инерционно-кинетического аккумулятора, выполненного в виде диска диаметром 95 см и массой 328 кг, помещённого в кожух с разреженным воздухом;
- Динамо-машины постоянного тока мощностью 3,5 кВт (220 В, 16 А) при 1580 об/мин.
Сам А.Г. Уфимцев в 1925 году дал следующий комментарий по поводу ветроэлектростанции редактору газеты «Курская правда»:
«…По сути, ветростанция начала строиться лишь с лета 1923 года. Ранее выполнялись лишь работы опытно-подготовительного характера. Тогда была построена модель аккумулятора, давшая при испытании уже вполне практические результаты – 3-часовую работу на динамо-машине. К лету 1924 года аккумулятор (в промышленном варианте) уже был собран в кожухе, выстроено 27 аршин башни… С лета 1924-го по октябрь того же года работы почти замерли, так как не было средств. В настоящее время башня выросла до 45 аршин, заложены 4 якоря и башня раскреплена к ним стальными винтами… Готовится механизм для испытания аккумулятора в безвоздушном пространстве. Этот период займет 14 недель… В протоколах наблюдательной комиссии указано, что работы мои идут успешно и даже впереди намеченных сроков плана… Что касается «ветряка», то он находится в периоде конструирования. Хорошее решение этой задачи – дело сравнительно трудное. К изготовлению «ветряка» будет приступлено после испытания аккумулятора. Работы над ним займут около 10 месяцев…»
Чтобы как-то ускорить ход работ в 1928 году по приглашению Уфимцева в Курск из Москвы приехал уже когда-то помогавший ему Максим Горький. 7 июля, выступая перед читателями в саду имени 1-го мая, он заявил:
«...Дряхл стал Курск. Но над всей этой дряхлостью и над всеми колокольнями двух десятков церквей возвышается железная ажурная башня. Это Уфимцев – внук известного астронома-самоучки Фёдора Алексеевича Семёнова строит ветродвигатель. Среди покривившихся особнячков, в которых люди прятались от жизни, растёт ветроэлектростанция. Это то важное, новое, что входит в жизнь Курска и, вонзившись железным каркасом в небо, обещает дать энергию – электричество...»
И случилось чудо, после долгих лет разработки и испытаний 4 февраля 1931 года станция дала первый ток. Установленная мощность её была не велика, всего 35 киловатт. С 29 марта по 2 апреля Межведомственная комиссия (работники ЦАГИ и губисполкома) провела испытания и приёмку ветроэлектростанции.
Итог был следующий: «Была зафиксирована мощность ветросиловой установки – 2 л.с. при силе ветра 4 м/с, отмеченная в протоколе испытаний. Свет отличался отсутствием пульсации, несмотря на то, что ветер был порывистый… Таким образом, инерционный аккумулятор защищает рабочие машины от перегрузок порывами ветра.»
Комиссия рекомендовала премировать изобретателя и его сотрудников суммой в 6000 рублей, приравнять рабочих к группе «А» (рабочие промышленных предприятий); повысить зарплату Уфимцеву до 500 рублей в месяц и единовременно авансом выдать ему ещё 5000 рублей.
В октябре 1932 года ветростанция была запущена в постоянную эксплуатацию, после этого она четыре года работала без единой поломки и каких-либо нареканий.
Коллега изобретателя профессор В.П.Ветчинкин в 1934 году так охарактеризовал его изобретение:
«Ветростанция А.Г. Уфимцева – первая и единственная в мире, способная давать вполне выровненную электроэнергию от беспорядочных порывов ветра. Она уже три года вполне успешно производит работы, обычно возлагаемые на тепловой двигатель, водяную турбину или на батареи электрических аккумуляторов. Трудно представить себе, какая громадная была проделана работа мысли. Почти все части ветростанции были сделаны в очень небольшой мастерской, с очень ограниченным персоналом рабочих…»
Всё шло хорошо, но в 1936 году Уфимцев неожиданно умер. За свою короткую жизнь он получил 68 патентов на изобретения, оставил много чертежей, заметок, наработок. Вместе со своим создателем умерла и станция, 10 июля она остановилась. Запустить её вновь с тех пор ни кому не удалось. В настоящее время дом А.Г.Уфимцева в Курске и его ветроэлектростанция являются объектами культурного наследия федерального значения, а улица, где они расположены, названа, его именем.
Стоит отметить, что вскоре после начала работы станции Уфимцева, в Крыму, в Ялте, заработала другая ветроэлектростанция – самый мощный на тот момент ветроэнергеический комплекс в мире – 100 киловатт. В отличие от курской станции проработала она десять лет и погибла во время обстрела в 1941 году.
После войны ветроэнергетика в СССР успешно развивалась, так в 1950-1955 годах в стране производилось до 9000 ветроустановок в год, мощность некоторых из них доходила до нескольких сотен киловатт. Однако с открытием новых богатых месторождений нефти и газа и в Советском Союзе случилось тоже, что и на западе ещё в начале ХХ века, большая тепловая энергетика сделала нерентабельными малые ветровые и гидростанции. Новый интерес к ветроэнергетике в мире возник только в входе нефтяного кризиса 1973 года, с тех пор он только растёт.
Эти и другие материалы из ЖЖ и пр. см. в телеграм-канале https://t.me/polikliet
Вы можете поддержать этот канал и его автора
© polikliet
Если вам понравилась статья, подписывайтесь на канал, комментируйте, делитесь ссылками, ставьте лайки