Mašinos

Sunkus darbas jau senais laikais privertė žmones padaryti svarbų atradimą: taupydami jėgas, ilginame kelią. Tai turėjo pastebėti jau senovės egiptiečiai (sunkiems kroviniams kelti jie pylė nuožulnius pylimus), nors iki energijos tvermės dėsnio atradimo ir suformulavimo buvo dar tūkstantmečiai.

Daugelį šimtmečių gyvuliai buvo labiausiai paplitę „varikliai”, Dar XIX amžiuje tai buvo svarbiausia traukiamoji jėga. Net dabar kai kam sunku atsisakyti skaičiuoti galingumą arklio galiomis, nors kiekvienas žino, kad arklys nepajėgtų ilgėliau dirbti viena arklio galia. Gyvuliams reikia pašaro.

Vėjo arba tekančio vandens jėga, priešingai, galima naudotis be atlygio. Todėl nuo amžių mėginama ją pakinkyti. Vėjas nesuvaldomas ir dažnai pašėlęs padauža. Dėl to sunku jį priversti dirbti ir dabar, nors konstruktoriai ir išradėjai jam skiria vėl daugiau dėmesio. Tekantis vanduo – judantis dėl lygių skirtumo, potvynių ir atoslūgių, bangų mūšos – teikia daugiau galimybių negu vėjas.

Nesitenkinta vien iki pramoninės revoliucijos naudotomis varomosiomis jėgomis: raumenų, vėjo ir vandens, taip pat iš pradžių liaupsintomis garo mašinomis. Kai plėtojantis mokslui ir technikai, kur nors būdavo atrandama naujų jėgos išraiškų, atsirasdavo tai malūnininkų, tai technikų, o neretai ir ne technikų, kurie mėgindavo iš jų išgauti varomąją jėgą.

Varomąja jėga turėjo tapti smarkiai padidinta spyruoklės įtempimo jėga (kaip laikrodyje), oro slėgis, parakas, o vėliau sprogstamosios dujos. Kai kam dingojosi varikliai, pagrįsti magnetine arba elektrostatine trauka; buvo eksperimentuojama su gyvsidabriu (šildomas jis plečiasi) ir skystuoju oru (jis garinamas).

Kai kurie išradimai veikė, nors dažnai tik jų modeliai (tai visų laikų išradėjų bėda). Kiti konstruktoriai, paklausti apie jų mašinos naudingumo koeficientą ir rentabilumą (tai pagaliau darydavo kiekvienas vartotojas), turėdavo pasiduoti.

Visi, kas ateidinėjo pas Edisoną, pasakoja, kad turėdavę įeiti pro sunkiai pajudinamus sukamuosius vartelius ir už tai mokytojui priekaištaudavę. Edisonas jiems aiškindavęs, kad įeidami jie suką siurblį ir tuo šiek tiek prisidedą prie laboratorijos aprūpinimo vandeniu. Gal tai buvo Edisono pokštas? 

Prieš pat Pirmąjį pasaulinį karą ir karo metais, pradėjus karines dalis aprūpinti kilnojamosiomis radijo stotimis, iškilo problema, kaip jas paprastai ir patikimai aprūpinti elektros srove. Rastasis sprendimas praktiškai buvo taikomas dar ir per Antrąjį pasaulinį karą: nuo dviračio numaunami ratai, jis pats pritvirtinamas prie stovo, pedalais būdavo sukami ne ratai, o nuolatinės srovės generatorius. Kad gaunama įtampa butų šiek tiek pastovesnė, mynėjas stebėdavo voltmetrą, įtaisytą prie vairo: kol rodyklė būdavo spalvotame skalės sektoriuje, viskas būdavo gerai.

Vėjo malūnai priklauso prie seniausių energiją gaminančių mašinų. Vėjo malūnai, buriniai laivai atvėrė ir ilgai lėmė susisiekimą jūromis bei prekybą,    vėjo ratai ir kad ir labai skirtingai būtų vertinamos oro srovių energijos atsargos,  turbinos dėl vieno dalyko niekas nesiginčija: vėjas yra labai svarbus energijos šaltinis.

Vėjo energijos panaudojimo problema yra sena ir beveik nepasikeitusi. Dėl to kaltas pats vėjas: jis pučia ne viena kryptimi ir ne nuolat. Tai vos dvelkia, tai šėlsta. Dėl to ir siūlymai, kaip geriau panaudoti vėjo energiją, visais laikais labai panašūs.

Kad malūno sukimasis nepriklausytų nuo kintančios vėjo krypties, jo ašį galima pakreipti beveik 90° kampu. Įtaisoma daugiau sparnų, kurie daromi vis panašesni į turbinų mentes. Per ilgą laiką buvo padaryta daugybė projektų, bet iki šiol universalios konstrukcijos nėra.

Maždaug prieš 3000 metų buvo pasiūlytas bangų mechanizmas, kuris turėjo veikti panašiai kaip oro siurblys. Iš tikrųjų šis mechanizmas labai paprastas ir neseniai sukonstruotas Japonijoje.

Platus vamzdis su angomis apačioje įtaisomas vertikaliai taip, kad bangos įduboje (ir per atoslūgį) dar siektų vandenį. Pagal bangų taktą kyla ir smunka vanduo vamzdyje. Kildamas vanduo spaudžia orą per išleidimo vožtuvą į išlyginamąjį oro rezervuarą, slūgdamas uždaro išleidimo vožtuvą, per įleidimo vožtuvą oras iš išorės patenka į vamzdį. Kiekviena banga žaidimą kartoja. Oras iš rezervuaro suka mažą turbiną, sujungtą su generatoriumi. Jis pakrauna švyturio akumuliatorius.

Jūros bangų (panašiai kaip ir vėjo) trūkumas yra tas, kad jos nevienodo aukščio ir dažnio. Tai buvo ypač svarbu seniesiems ir svarbu dabartiniams projektams, kurių tikslas gauti energijos iš bangų kilnojamų plūdurų.