И все это производит один и тот же источник энергии: вода, толкающая колесо!
Ветряные мельницы работают по тому же самому принципу, но здесь вместо воды используется ветер, который давит на набор парусов, расположенных, подобно лопастям вентилятора, вокруг несущего вала. Такое устройство ведет за собой ряд осложняющих факторов, которые мы ниже исследуем посредством вымышленного диалога между влюбленным в водяные мельницы критиком – давайте назовем его доктор Уотеруиллс – и хорошо информированным, разумным сторонником ветряных мельниц, которого мы поименуем Чомпски (табл. 12).
Давайте представим, что Уотеруиллс – человек, но Чомпски – восхитительный говорящий пес, издающий счастливое пыхтение, когда доктор чешет ему живот, поскольку никто, даже вы, не может нам запретить вообразить что угодно.
Таблица 12. Изначально идея проводить обучение и решать сложные проблемы с помощью диалога между двумя индивидуумами именовалась «Сократическим методом». Мощной обучающей технологией она стала вскоре после популяризации Сократом около 400 до н. э. Мы использовали ее, чтобы обсудить технические вопросы с говорящей собакой!
И на этом все об изобретении ветряных и водяных мельниц.
10.5.2. Ковшовая турбина
Между Землей и атмосферой Земли количество воды остается постоянным, ни каплей больше, ни каплей меньше. Это история о круговой бесконечности, о рождении самой планеты.
Вы (также Линда Хоган)
Что это
Лучшая версия водяной мельницы, которая не только меньше, но и обеспечивает эффективность порядка 90 %, и это выглядит супер рядом с теми 60 %, что мы видели в предыдущем разделе.
До того как была изобретена
Люди обходились водяными мельницами, но при этом они не знали, что они теряют, ну а теперь они все наверняка чувствуют себя идиотами.
Изобретена
1870-е н. э.
Предпосылки
Водяная мельница из дерева или (что лучше) из металла.
Как изобрести
Водяная мельница, которую вы изобрели в прошлом разделе (если вы читаете наше руководство последовательно) или которую вы когда-нибудь придумаете (если вы перелистнули прямо сюда, бормоча: «Фигня все это, мне нужны турбины прямо счас»), приводится в движение двумя способами: масса воды вызывает вращение, и кинетическая энергия передается от воды, когда та соприкасается с колесом. Ковшовая турбина (она же – турбина Пелтона) имеет дело с той же массой воды, но забирает бо́льшую часть энергии движущейся жидкости, и это обеспечивает ей лучшую эффективность
[101].
Базовая идея состоит в том, чтобы получить воду под давлением (простейший способ добиться этого – пустить ее по наклонной трубе с маленьким отверстием в нижнем конце трубы: вес воды будет давить вниз) и заставлять ее бить по вашему колесу с увеличенной силой. Не требуется особого ума, чтобы заменить плоские лопатки колеса мельницы на изогнутые лопасти (ковши), чтобы лучше улавливать воду, но инновация, которую предложил Джонни Пелтон
[102], состояла в том, чтобы не направлять поток прямо в центр ковшей, а поместить на колесо двойные ковши и нацелить воду точно на клиновидную прорезь между ними
[103].
Вы можете увидеть, зачем это сделано, просто встав рядом с кирпичной стеной и поливая ее из шланга. Если направить струю прямо в стену, то независимо от напора вы немедленно промокнете: вода ударит в кирпичи и прольется брызгами на ваш организм. Именно это происходит с энергией воды, которая теряется вместо того, чтобы использоваться, когда поток направляется в центр ковшей водяной мельницы, туда, где эти ковши наиболее плоские. Но если в вашей стене есть изгиб и вы нацелите струю под углом на край этого изгиба, то останетесь сухим.
Вместо того чтобы резко отскочить от стены, вода будет аккуратно перенаправлена, опишет изгиб по стене и прольется с противоположного края. Совершенно аналогичным образом работают и турбины Пелтона: вода отдает бо́льшую часть энергии, струясь по чашам, а не ударяясь в них, и это заставляет колесо вращаться быстрее. Причина того, почему изобретатель предложил две чаши, а не одну, сводится к проблеме баланса: при таком варианте колесо получает одинаковую нагрузку по всем направлениям.
Ковшовая турбина, вращающаяся с половиной скорости воды, падающей на нее, будет забирать почти всю энергию потока. Вы сможете определить, что построили высокоэффективное устройство, по такому признаку – вода, выливающаяся из ковшей после того, как они сделают полуоборот, почти не движется.
Отлично, теперь вы забираете у потока 90 % того, что он несет!
Это не только дает вам больше энергии из той же самой воды, но открывает для вас новые источники энергии по всему миру, поскольку потоки слишком слабые и водопады слишком низкие для водяной мельницы в случае турбины Пелтона можно использовать.
В этот момент вы наверняка задумались, насколько сбивает с толку тот факт, что человечеству потребовалось более двух тысячелетий после изобретения водяной мельницы на то, чтобы нацелить струю не в центр лопатки, а в край ковша и тем самым почти удвоить эффективность устройства. На самом деле все обстоит еще хуже, поскольку оригинальная история о том, как Пелтон изобрел турбину, гласит: «Однажды Пелтон поливал из шланга огород, но тут к нему слишком близко подошла корова, и он направил шланг на нее, и струя воды ударила между ее чашеподобными ноздрями, и из-за этого голова животного дернулась назад, и, увидев это, Пелтон тут же все и придумал».
Мы не собираемся сказать вам, что история выше на самом деле правда, поскольку это не имеет значения. Если правда, то мы не более чем кучка тупиц, которым требуются мокрые коровы для того, что сделать даже банальные физические открытия. Если это выдумка, то мы все равно не более чем кучка тупиц, со всей очевидностью готовых поверить в то, что продвижение в науке невозможно без помощи со стороны банальной мокрой коровы.
