Использование энергии Солнца на Земле. Первые паровозы

Использование энергии
Солнца на Земле. Первые
паровозы Стефенсона и
Черепановых.
Работа Камыниной Вениамины,
учащейся 8 класса
МБОУ «Арктическая гимназия».
СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ. Способы
использования энергии Солнца.
 Энергию Солнца использовали для обогрева
домов ещё в Древней Греции. Солнечный
коллектор для подогрева воды был впервые
сконструирован в XIX веке. Становление же
современной «солнечной» энергетики
(гелиоэнергетики) произошло уже в середине XX
века. Наиболее благоприятные условия для
широкого использования энергии Солнца
существуют на территориях, южнее 50-й
параллели. Что же касается самого её
преобразования в тепловую или электрическую
энергию, то его можно осуществлять при помощи
трёх технико-технологических способов.
 Первый способ, который получил наиболее широкое
распространение, – это теплоснабжение с использованием
солнечных коллекторов-водонагревателей, которые неподвижно
устанавливают на крышах домов под определённым углом к
горизонту. Они обеспечивают нагрев теплоносителя (вода, воздух,
антифриз) на 40-50°С по сравнению с температурой окружающей
среды. Их применяют также для кондиционирования воздуха,
сушки сельскохозяйственных продуктов, опреснения морской воды
и т.д. Больше всего таких установок теплоснабжения имеют США и
Япония, но самая высокая плотность их из расчёта на душу
населения достигнута в Израиле и на Кипре. Так, в Израиле около
1 млн. солнечных коллекторов обеспечивают горячей водой
свыше 70% жителей этой страны. Солнечные коллекторы
применяются также в Китае, Индии, ряде стран Африки
(преимущественно для привода в действие насосных установок).
 Второй способ заключается в преобразовании
солнечной энергии уже не в тепловую, а в
электрическую, причём «напрямую» – при помощи
фотоэлектрических установок (солнечных батарей) на
кремниевой основе – наподобие тех, которые
устанавливают на космических аппаратах. Первая
такая электростанция была сооружена в Калифорнии в
1981 г. Хотя получаемая при их помощи
электроэнергия продолжает оставаться ещё весьма
дорогой (около 20 центов за 1 кВт/ч), некоторые страны
развернули широкую кампанию за установку солнечных
батарей на крышах и фасадах домов. Лидерство в этом
деле захватила Япония, которая контролирует также
около 1/3 мирового рынка фотоэлектрических
элементов.
 Наконец, третий способ, также
обеспечивающий превращение
солнечной энергии в электрическую,
реализуется при помощи сооружения
собственно солнечных электростанций,
которые подразделяются на два вида –
башенные и параболические.
Паровозы Стефенсона, Треветика и
Черепановых.
Паровозы Черепановых — первые
паровозы, построенные в России.
 Первый паровоз был построен в 1833 году, второй
— в 1835. Железнодорожный путь, по которому
ходили паровозы, имел ширину колеи 2 аршина и
5 вершков, то есть 1645 мм. Первый паровоз был
построен Ефимом и Мироном, отцом и сыном
Черепановыми в 1833 году на Выйском заводе,
входившем в состав Нижнетагильских заводов.
Испытания паровоза начались в августе 1834
года. Имеются сведения о том, что в 1833 году
Мирон Черепанов побывал в Великобритании и
увидел там паровоз Стефенсона «Ракета».
Паровоз «Ракета» Стефенсона.
 Устройство этого паровоза и история его
создания были описаны в пятом номере «Горного
журнала» за 1835 год. Из этой статьи нам
известно, что при создании паровоза Черепановы
столкнулись с несколькими техническими
проблемами. В частности первоначально котёл не
давал достаточно жара, и не производил
необходимое количество пара. Также перед
Черепановыми встала проблема создания
устройства реверса, которое позволяло менять
направление движения паровоза без разворота.
Обе технические проблемы были удачно
разрешены изобретателями.
 «Горный журнал» писал, что первая
проблема была решена увеличением
числа дымогарных труб (количество
которых было доведено до восьмидесяти),
а вторая — при помощи механизма,
состоявшего из эксцентрического колеса,
приводившего в движение паровые
золотники, которые регулировали
направление впуска пара в цилиндр.
 «Горный журнал» приводит следующие сведения
о технических характеристиках паровоза:
 Сухопутный пароход, ими устроенный, ходит ныне
в обе стороны по нарочно приготовленным на
длине 400 сажень (853,5 м) чугунным
колёсопроводам. Пароход их неоднократно был в
действии и показал на деле, что может возить
более 200 пуд (3,3 тонны) тяжести со скоростью
от 12 до 15 вёрст в час (13 — 16 км/ч). Сам
пароход состоит из цилиндрического котла
длиною 5 1/2 футов (1676 мм) диаметром 3 футов
(914 мм) и из двух паровых лежачих цилиндра
длиной 9 дюймов (229 мм), в диаметре 7 дюймов
(178 мм).
 Журнал также упоминает о наличии у
паровоза тендера для воды и топлива.
«Чугунные колёсопроводы» (то есть
рельсы) были изготовлены в опытном
порядке на Нижнетагильском заводе.
 Из других источников известны данные о
массе паровоза, которая составляла 2,4
тонны (в рабочем состоянии). Бегунковая и
ведущая колёсные пары имели
одинаковый диаметр.
Второй паровоз.
 После испытаний первого
паровоза Черепановы
стали строить второй
паровоз, который был
достроен в марте 1835
года. Этот паровоз был
несколько больше
предыдущего и отличался
от него некоторыми
конструкционными
особенностями. В отличие
от первого паровоза, у
второго паровоза колёса
бегунковой пары имели
меньший диаметр, чем
колёса ведущей колёсной
пары.
Памятник паровозу Черепановых в
Нижнем Тагиле.
Основные размеры второго паровоза
Черепановых:
 Длина котла — 6 футов (1829 мм)
 Диаметр котла — 3 фута и 4 дюйма (1016
мм)
 Диаметр цилиндра — 7,5 дюйма (190,5 мм)
 Ход поршня — 10 дюймов (254 мм)
Второй паровоз мог возить груз в тысячу
пудов (16,4 тонн) со скоростью 16,4 км/ч.
Судьба паровозов Черепановых.
 Так как испытания паровоза были удачными, планировалась
постройка железной дороги для перевозки медной руды от места
её добычи до Выйского завода (3 версты). Однако подрядчики
конного извоза и члены правления Нижнетагильских заводов были
настроены против железной дороги, поэтому эти планы не были
претворены в жизнь. Опытный участок, на котором испытывались
паровозы, был увеличен до трех километров. Второй тип паровоза
использовался для подвоза руды. Но впоследствии вместо
паровоза стали использовать гужевую упряжь, таская по ветке
вагоны с рудой. Частично сохранились чертежи Черепановых, а
также действующая модель паровоза, сделанная ими в 1837 г. для
промышленной выставки в Петербурге. По ним в 1949 г. была
изготовлена реплика паровоза, которая ныне стоит перед Дворцом
культуры железнодорожников напротив вокзала в Екатеринбурге.
Макеты первого паровоза Черепановых можно увидеть в
нижнетагильском краеведческом музее, Политехническом музее
(Москва), во дворе Сибирского государственного университета
путей сообщения (Новосибирск) и у здания управления
Красноярской железной дороги. Памятник Черепановым стоит на
центральной площади города Нижнего Тагила.