Поль ла Кур

Поль ла Кур (13 апреля 1846 — 24 апреля 1908) — датский учёный, изобретатель и педагог. Сегодня Ла Кур получил особое признание за свои ранние работы в области ветроэнергетики , как экспериментальные работы по аэродинамике , так и практическое внедрение ветряных электростанций. Большую часть своей жизни он проработал в Асковской народной школе, где разработал историко- генетический метод преподавания наук. В начале своей жизни он был изобретателем телеграфа, работавшим с мультиплексной телеграфией .

Биография

Поль ла Кур родился 13 апреля 1846 года на ферме недалеко от Эбельтофта в Дании . Его отец был современным фермером, первым среди соседей внедрявшим на своей ферме новые технологии. Однако математические способности Ла Кура были унаследованы от его матери. В латинской школе в Рандерсе он очень плохо учился языкам, и ему пришлось отказаться от раннего желания стать священником. Его брат Йорген ла Кур (1838–1898), который знал возможные направления обучения в Копенгагене, вскоре направил своего брата в новую область метеорологии .

Телеграфный изобретатель

После окончания учебы по физике и метеорологии в Копенгагене в 1869 году Поль ла Кур отправился в Европу для изучения практической метеорологии. Самое важное вдохновение он получил от голландского метеоролога де Буйса Баллота, с которым провел месяц. Он пришел к убеждению, что Дания должна создать запланированный метеорологический институт в соответствии с принципами голосования де Буйса. В течение следующих пяти лет его жизнь была тесно переплетена с ранней историей Датского метеорологического института , который был основан в 1872 году под его руководством в качестве заместителя директора.

Телеграфия , важнейшая технологическая предпосылка современной метеорологии, вскоре стала его главным интересом. В июне 1874 года, в год, когда Эдисон изобрел свой квадруплексный телеграф , Ла Кур изобрел телеграфное устройство на основе камертонов . Идея заключалась в том, чтобы позволить нескольким телеграфистам передавать сообщения по одному проводу, каждый из которых использовал свою собственную частоту. Используя явление резонанса камертонов, можно было разделить сообщения на приемном конце провода. Он запатентовал свое изобретение в Лондоне 2 сентября 1874 года, но в Соединенных Штатах Александр Грэм Белл , Элиша Грей и другие работали в том же направлении, что привело к протестам против его американских патентных заявок. Имея слишком мало денег, чтобы платить адвокатам, он отказался от своего иска в Америке, и это изобретение было приписано Элише Грею. Ла Кур, однако, утверждал, что Грей работал над изобретением телефона и изменил свое изобретение только в тот момент, когда была опубликована американская заявка Ла Кура. Позже Ла Кур написал в автобиографической статье, что он почувствовал злобное удовольствие, когда Грэм Белл получил патент на телефон, подав заявку всего на несколько часов раньше Грея.

В 1876 году Ла Кур смог продемонстрировать с помощью своей системы 12-кратную телеграфию, и компания Great Nordic Telegraph какое-то время интересовалась ею. Однако, похоже, только Датская железнодорожная компания использовала его изобретение в Дании. После разочарования на американском рынке он создал новое изобретение — фоническое колесо: синхронный двигатель, приводимый в движение камертоном , который использовал электромагнит для вращения зубчатого колеса двигателя на один зуб за каждую вибрацию. При наличии двух синхронных звуковых колес на расстоянии стало возможным создание множества телеграфных устройств. На этот раз проблем с патентом не возникло. Изобретение было создано в августе 1875 года, запатентовано в 1877 году, а подробности были опубликованы в книге «Фоническое колесо» в 1878 году в датском и французском изданиях. В то время изобретение было принято на вооружение американской компанией The Delany Synchronous Multiple Telegraph, и возникла новая борьба за приоритеты. В 1886 году Институт Франклина наградил Ла Кура медалью наследия Джона Скотта за звуковое колесо и в то же время вручил Делани Медаль Эллиота Крессона за синхронность - решение, против которого протестовал Ла Кур.

Звуковое колесо использовалось (в форме мультиплексной телеграфии Делани) на некоторых телеграфных линиях на восточном побережье США и в лондонском почтовом отделении. Его использовали в качестве хронометра , который имел точность до 0,00004 секунды при кратковременных измерениях. Самое современное применение имело механическое «телевидение» Пауля Готлиба Нипкова (1884 г.).

Опытная мельница в Аскове 1891 г.

В 1880-х годах в народных средних школах высказывалась некоторая критика исторического подхода Грундтвига. В частности, использование скандинавских мифов и реализма приобрело более сильную позицию в Асков Хойсколе. Исторический подход Ла Кура не подвергался особой критике, но он также перечитал «Грундтвиг» и заявил, что «на самом деле то, что я создаю жизнь (сейчас), является показателем силы истории». В 1890-е годы Ла Кур и Асковская народная школа стали больше интересоваться материальной реальностью, как в обучении, так и в действии. Ла Кур снова стал изобретателем и физиком-экспериментатором, работая на благо сельской местности, откуда приезжало большинство студентов. В Дании много ветров, и в то время, когда в Дании собирались ввести электричество, Ла Кур почувствовал, что ветер должен способствовать электрификации страны. В Нидерландах идея электрификации с помощью ветряных мельниц была исследована с отрицательными выводами из-за их низкой эффективности и проблем с хранением энергии. Но эти проблемы привлекли изобретателя и физика Ла Кура. В 1891 году ему пришла в голову идея сохранять энергию ветра в виде водорода (и кислорода), пропуская электричество через воду и используя электролиз ( Power-to-X ). Правительство Дании предоставило ему финансовую поддержку, и летом 1891 года в Аскове была построена первая экспериментальная мельница. Однако первой задачей Ла Кура было «приручить» энергию ветра, чтобы заставить мельницу производить постоянную мощность в заказать привод генератора. Эту проблему удалось решить с помощью так называемого Kratostate — дифференциального регулятора, который позже был упрощен («vippeforlaget») и широко использовался в ветряных мельницах, производящих электроэнергию, в странах Северной Европы и Германии .

Электрохимические эксперименты

При содействии профессора Помпео Гарути из Италии ему удалось за несколько лет разработать систему хранения водорода. Благодаря его личному вкладу в эту технологию ему была предоставлена ​​монополия на использование патентов Гарутис в Дании. С 1895 по 1902 год Асковская народная школа освещалась смесью водорода и кислорода , и хотя энергия исходила от ветра, благодаря резервуару с водородом объемом 12 кубических метров, кажется, не было ни одного дня без света. Причина, по которой Ла Кур отказался от этой системы в 1902 году, заключалась в том, что ему не удалось разработать газовый двигатель на основе водорода в качестве топлива, хотя на эксперименты были потрачены годы. С помощью такого двигателя можно было воспроизводить электричество, и Ла Кур вскоре понял, что электричество — это энергетический носитель будущего. Затем он попробовал другие формы электрохимического хранения энергии, идея заключалась в разработке прототипов небольшого кустарного производства: из известняка и угля он произвел карбид кальция в соответствии с процессом Томаса Л. Уилсона, а из соли он произвел натровый щелок. гидроксид натрия . Это не превратилось в кустарное производство, а привело к появлению нескольких небольших датских компаний «Dansk Acetylen gasværk» и «Dansk elektrolytisk Alkalindustri». Его последней электрохимической идеей было мелкомасштабное производство искусственных удобрений с использованием процесса, только что изобретенного норвежцами Кристианом Биркеландом и Сэмом Эйде .

Музей Поля ла Кура в зданиях Аска, где Поль ла Кур проводил многие из своих экспериментов.

Эксперименты по аэродинамике 1896–1900 гг.

Классические ветряные мельницы должны были иметь возможность вращаться при слабом ветру, но традиционная мельница не могла использовать огромное количество энергии во время шторма. Для Ла Кура ветряная мельница была электростанцией , которая должна производить максимум энергии. Поэтому традиционную ветряную мельницу пришлось изменить, и это послужило основой для его экспериментов по аэродинамике, начавшихся в 1896 году.

Традиционная мудрость считала действие ветра на крылья импульсом частиц, что сделало возможными ньютоновские расчеты. Хотя Даниэль Бернулли и Леонард Эйлер заложили основы современной гидродинамики сто лет назад, это не имело никакого значения для таких сложных практических задач, как задача о воздействии ветра на крылья; а в тех случаях, когда вычисление было возможно, теория не соответствовала опыту (парадокс Даламбера). Объединение теории и эксперимента произошло главным образом благодаря тщательным экспериментам в аэродинамической трубе . Датскую традицию в этой области заложили Х.К. Фогт и Йохан Ирмингер в начале 1890-х годов. Ла Кур продолжил в 1896 году, когда начал испытывать небольшие модели ветряных мельниц в аэродинамической трубе, вероятно, это были первые подобные эксперименты в мире, посвященные ветряным мельницам.

Всего через несколько недель экспериментов Ла Кур пришел к общим выводам, которые до сих пор приняты: для получения максимума энергии при заданной площади крыла число крыльев должно быть небольшим, их скос небольшим, а скорость вращения высокой. Несколько лет спустя он представил свои результаты аудитории инженеров: работая с крылом стандартного размера, он обнаружил, что в оптимальных условиях 8 крыльев поглощают 28% общей энергии, проходящей стреловидной площади, а 16 крыльев лишь немного лучше (29% ), и даже 4 крыла были довольно хорошими (21%). В расчетах, основанных на теории частиц ветра, он обнаружил, что четыре крыла могут поглотить 144% падающей на них энергии, что, конечно, невозможно. Он пришел к выводу, что в целом все прежние теории и формулы относительно крыльев кажутся неверными; и в той степени, в которой они были правы, не давали монтажнику никакой информации, имеющей какое-либо практическое значение.

Более тщательное изучение качества аэродинамической трубы Ла Кура показывает, что скорость ветра варьируется в 2 раза от центральной линии к краю, что вносит некоторую неточность в его результаты. Вероятно, он знал об этом дефекте, поскольку на протяжении 1899 года был очень осторожен при установке экспериментальной установки. Теперь он работал с небольшими секциями крыла, плоскими и изогнутыми пластинами в середине аэродинамической трубы и измерял как размер, так и направление результирующей силы, тем самым обнаружив преимущества изогнутых профилей. Его изогнутое крыло могло бы производить в три раза больше, чем плоское крыло, если бы не было слишком большого сопротивления воздуха, которое нужно было бы учитывать.

На основании этих экспериментов он предложил идеальную мельницу, эффект которой (на площадь крыла) в четыре раза превышает средний эффект пяти существующих мельниц, которые он измерил. Когда он действительно в 1899 году построил новую мельницу в Аскове, она была лишь вдвое эффективнее из-за площади сопротивления 7%. В 1929 году, всего через двадцать лет после смерти Ла Кура, была построена новая асковская мельница прямо по «идеалу» Ла Кура и на этот раз был получен коэффициент 4. Для сравнения, сегодняшние ветряные мельницы примерно в 3 раза эффективнее мельницы 1929 года. Излишне говорить, что во всех этих сравнениях есть некоторые предположения и проблемы, но они указывают на то, что Ла Кур сделал важный шаг вперед.

Популярное техническое просвещение

Тот факт, что идеальная мельница Ла Кура очень сильно напоминала традиционную голландскую ветряную мельницу, вызвал некоторую критику его работы, и в 1902 году государственная поддержка была сокращена. Но к тому времени большая часть экспериментальных работ была завершена и опубликована, и он рассматривал только эти эксперименты стали средством достижения его цели - развития сельских районов Дании. Так получилось, что в 1902 году ветряная мельница в Аскове стала прототипом электростанции, обслуживавшей село Асков до 1958 года, с аккумуляторами для хранения энергии и бензиновым двигателем для резерва мощности.

В то же время Ла Кур начал пропагандировать идею ветровой энергии. Если жители города или деревни планировали построить электростанцию, Ла Кура часто приглашали объяснить преимущества этого нового источника энергии. Он даже написал сказку « Тролден » (тролль) об энергии для детей, и не было никаких сомнений в том, что героем этой сказки было электричество.

Самым важным средством распространения ветровой электроэнергии было Датское общество ветроэнергетики (DVES), созданное Ла Куром в 1903 году. В течение следующих пяти лет инженер-консультант DVES планировал построить сотню небольших электростанций, треть из которых будет базироваться на по ветроэнергетике.

Не менее важным для сельского электроснабжения была подготовка сельских электриков. ДВЭС обучал около 20 электриков в год в Аскове. Теорию они изучали в течение трех месяцев, параллельно занимаясь обслуживанием и развитием Асковской ветроэлектростанции. Они завершили проект строительства небольшой электростанции где-то в Дании. Это был короткий период обучения по сравнению с 4 годами работы городскими электриками , но исследование их дальнейшей карьеры показывает, что большинство из них нашли работу в качестве сельских электриков – многие – менеджерами небольших электростанций.

Наконец, DVES опубликовал раз в два месяца журнал по ветроэнергетике, автором большинства статей которого был Ла Кур. Сравнивая эту общую активность с реальным количеством малых сельских электростанций, построенных в Дании в начале века, должны прийти к выводу, что DVES был одним из наиболее важных факторов уникальной децентрализованной электрификации в Дании.

Ценная дворовая курица

В 1992 году в знак признания новаторской работы Поля ла Кура в области ветроэнергетических технологий Европейская ассоциация ветроэнергетики, ныне известная как Wind Europe, учредила премию Поля ла Кура. за выдающийся вклад в ветроэнергетику.

Победители

• 1993 Эрик Гроув Нильсен — Aerostar за новаторский дизайн лопастей.
• 1995 Алоис Воббен - Enercon для безредукторной турбины ENERCON.
• 1999 Сорен Крон - Датская ассоциация ветроэнергетики - для www.windpower.org
• 2001 Ecotecnica за кооперативную организационную структуру.
• 2003 Вольфганг Палц - ЕК за работу в Европейской комиссии.
• 2004 Эстебан Моррас - EHN за превращение EHN в одного из ведущих разработчиков возобновляемых источников энергии в мире.
• 2006 Эндрю Гаррад — Гаррад Хасан за выдающиеся личные достижения в области ветроэнергетики.
• 2007 Эрик Лундтанг Петерсен - Рисё в честь выдающихся достижений в области ветроэнергетики и за научную честность.
• 2008 Йос Берскенс - Центр энергетических исследований Нидерландов (ECN) за выдающиеся достижения и многолетнюю работу в области ветроэнергетики.
• 2009 Мехтильд Роте - член Европарламента за ее приверженность продвижению возобновляемых источников энергии в Европе.
• 2010 Ян Мэйс RES - генеральный директор и основатель одной из ведущих компаний, способствующих развитию ветроэнергетики на международной арене.
• 2011 Хейнрик Штисдаль — главный технический директор Siemens Wind Power.
• 2012 Кристиан Нат Germanischer Lloyd (GL).Немецкое классификационное общество.
• 2013 г. Профессор Артурос Зервос - президент EWEA (2001–2013 гг.)
• 2014 Эдди О'Коннор - основатель и генеральный директор Mainstream Renewable Power.
• 2019 Джон Т. Олесен — GE Renewables, за выдающийся вклад в ветроэнергетические технологии.
• 2021 Энн Велентурф - Университет Лидса, за вклад в экономику замкнутого цикла для устойчивого развития ветроэнергетики.

Патенты

• Электрический телеграфный аппарат. Патент Дании №. 41, 1875 г.
• Получение синхронных движений. Английский патент №. 4779, 1882.
• Процедура спектротелеграфии, а также связанное с ней оборудование. Патент Дании №. 193, 1890.
• Устройство, позволяющее двигателю автоматически следовать за его независимо движущимся механизмом. Патент Дании №. 1068, 1892 г.
• Способ и устройство для нанесения и промывки ртутных катодов в однородных условиях. Патент Дании №. 5048, 1902.
• Способ автоматического регулирования электрического тока от динамо-машины постоянного тока к аккумуляторной батарее с соответствующим жгутом проводов. Патент Дании №. 6138, 1903 г. Патент Англии №. 131, 1904.

Ссылки

• Арнфред, Дж. Т. (1968): Поль ла Кур как изобретатель. Ежегодник Технического музея Дании.
• Дрезинг, ПК (1887 г.): изобретение синхронного вращения с помощью звукового колеса Поля ла Кура, используемого в телеграфии. Электрический обзор 14 января 1887 г., стр. 31f.
• Хансен, Ганс Кристиан (1985): Поуль ла Кур, грундтвигиан, изобретатель и общественный информатор. Докторская диссертация на датском языке с аннотацией на английском языке. Извлекать
• Хансен, Ганс Кристиан (1981): Экспериментальная мельница в Аскове.
• ван Херн, Дж. (1894): Электрическая движущая сила, получаемая ветряными мельницами. Амстердам.
• la Cour, LF (1917): Род la Cour.
• ла Кур, Поль (1887): Фоническое колесо. В электрическом обзоре 25 ноября 1887 г.
• ла Кур, Поль (1900): Экспериментальная мельница в Аскове I-II,
• Ниссен, Повл-Отто (2003): Поуль ла Кур и ветряные мельницы.
• Отчет специального комитета, назначенного для расследования протеста Поля ла Кура... Журнал Института Франклина, август 1887 г.

Внешние ссылки

• Веб-сайт музея Поля ла Кура в Аскове, Дания
• Более поздняя история ветроэнергетики в Дании
• Люнгсё-Петерсен, Эрик. « Пуль ла Кур и его время » , «Инженер» , 6 сентября 1985 г.