От водяного колеса — к первой водяной турбине

Двойные водяные колеса с двойным подводом воды позволили одно и то же водяное колесо вращать в разные стороны. Это дало возможность применить водяные колеса к подъемнику для поднятия руды из шахты.

Своими трудами М. В. Ломоносов значительно расширил область применения водяных двигателей, введя в их устройство простейшие по исполнению, исключительно оригинальные конструктивные изменения.

Классические труды М. В. Ломоносова по металлургии, горному делу, химии, гидротехнике служили руководством для творческой деятельности новаторов отечественной техники.

Большие надежды великий корифей науки возлагал на пытливых исследователей и передовых техников горнозаводского Урала — центра русской металлургии России. Горячим призывом к творческим исканиям и упорному труду звучат стихотворные строки его известного обращения:
Пройдите землю и пучину,
И степи, и глубокий лес.
И нутр Рифейский*, и вершину,
И саму высоту небес,
Везде исследуйте всечасно,
Что есть велико и прекрасно,
Чего еще не видел свет;
Трудами веки удивите»...
Призыву М. В. Ломоносова следовали, на его классических трудах учились великий русский теплотехник И. И. Ползунов, великий русский гидротехник К. Д. Фролов и многие горнозаводские деятели XVIII и XIX вв.— геологи, металлурги, гидротехники и другие.

С развитием металлургии, ее гидротехнического хозяйства все более росла потребность в дальнейшем усовершенствовании водяных Двигателей. Вместе с тем для передовых горнозаводских деятелей становилось все яснее, что как бы ни было совершенно водяное колесо, присущие ему органические недостатки остаются.

Коэффициент полезного действия наливных верхнебойных колес был низок и редко превосходил 0,5—0,6, т. е. использовалась примерно половина мощности водяного потока. У подливных (нижнебойных) колес этот коэффициент колебался в пределах 0,35—0,40. При этом коэффициент полезного действия, вследствие недостаточной регулируемости и колебаний верхнего и нижнего уровня воды, был подвержен сильным изменениям.

Водяные колеса имели ограниченные возможности в использовании напоров и количества воды. Используемый напор был всегда меньше диаметра колеса.

В то же время количество пропускаемой воды ограничивалось размерами ковшей (ящиков) на ободьях колес. При больших ковшах колесо (вместе с водой в них) становилось тяжелым. Это приводило к утяжелению конструкции, к громоздким размерам колес и удорожало их. Нагрузка на подшипник сильно возрастала, а отсюда увеличивалась бесполезная работа трения.

Мощность и число оборотов водяных колес поддавались лишь ограниченному регулированию, причем обороты регулировались с помощью задвижек, действовавших на количество расходуемой воды, но не автоматически и в весьма малых пределах. Возможная максимальная мощность колес колебалась в пределах 450—500 л. с.

С повышением нижнего уровня воды, т. е. уровня реки ниже плотины, водяные колеса, с затоплением их, останавливались или работали с пониженной мощностью и очень низким коэффициент ом полезного действия; повышение же уровня воды в пруде, например во время половодья, использовать было невозможно. . Водяные колеса были тихоходными, делали небольшое количество оборотов (от 4 до 10 в минуту). Это вызывало дополнительное сооружение передаточных устройств и снижение и без того низкого коэффициент а полезного действия колес. В водяных колесах наблюдалась значительная утечка воды через большие зазоры. Наконец, во время сильных холодов водяные колеса обмерзали, вследствие чего нередко останавливалось заводское производство.

Все это побуждало гидротехников настойчиво искать новые типы водяных двигателей, Которые были бы более-эффективными и более подходящими для разнообразных условий использования водяной энергии как природных; так и искусственных водоемов.

Русские гидротехники стремились построить такой двигатель, который бы: во-первых, имел повышенный коэффициент  полезного действия, т. е. возможно полнее использовал природную мощность потока воды; во-вторых, был бы пригоден для использования каких угодно напоров и количеств воды; в-третьих, имел бы простую; по возможности автоматическую регулировку мощности; в-четвертых, мог бы работать при значительных колебаниях уровня воды в пруде и в-реке; в-пятых, развивал бы возможно большее число оборотов и, в-шестых> исключал бы утечку воды.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7