Колесо мудреца - Sagebien wheel - Wikipedia
В Колесо мудреца это тип водяное колесо изобретен Альфонс Сагебьен из Франция, инженер-гидролог, выпускник École Centrale des Arts et Manufactures. Это была одна из самых эффективных конструкций водяного колеса своего времени; при работе с низким напором воды колесо Sagebien могло достигать эффективности до 90% в реальных примерах.
Дизайн
Традиционные водяные колеса Breastshot состоят из ряда плоских лопастей, прикрепленных к ободу колеса. Лопасти обычно устанавливались так, чтобы они смотрели прямо по радиусу колеса. Вода из фрезерного станка поступала в колесо в точке со стороны вращения, ударяя по лопастям и передавая импульс на лезвиях. Затем вес воды тянет колесо вниз под действием силы тяжести. Таким образом, колесо для грудного выстрела извлекает мощность как из веса, так и из импульса воды. Колеса Breastshot достигли КПД до 50% по сравнению с обычными колесами с недокусом около 30%.
Во время широкомасштабных усилий Франции по улучшению конструкции водяного колеса, Жан Шарль де Борда обнаружил, что эффективность была функцией относительной скорости воды, входящей и выходящей из колеса. Поскольку скорость набегающей воды зависит от источника воды, ключом к извлечению большей мощности из водяного колеса было максимально возможное снижение скорости выхлопной воды. Он также заметил, что поступление воды в систему часто замедлялось, прежде чем она достигала колеса, с помощью различных механизмов. Он предположил, что можно добиться значительных улучшений, улучшив эти аспекты конструкции колес.[1]
В обычной конструкции для нагрудного выстрела вода стекала с края подголовника и падала на лопасти колеса. Для сравнения, в колесе Sagebien вода поступала через канал, текущий горизонтально. Лопасти колеса были расположены под углом, поэтому они входили в текущую воду вертикально. Внутренняя часть колеса была открыта, поэтому вода могла течь вверх в канал без повышения давления воздуха и препятствования потоку. Через короткое время вода снова потекла, колесо повернулось примерно на 30–45 градусов в нижнюю часть отвода.[2]
Sagebien построил свое первое колесо примерно в 1850 году и сделал первую полноразмерную версию мощностью от 6 до 7 лошадиных сил на мукомольной мельнице в г. Ронкероль в 1851 году. Испытания показали, что это колесо работало с КПД примерно 85%, что намного опережало любые конструкции того времени. В то время это мало привлекало внимания, в эпоху паровой двигатель, но к 1857 году у него было 17 в эксплуатации, и люди начали замечать. Одно испытание в декабре 1861 г. показало, что эффективность одной модели составляет 103%, пока новый датчик не снизил ее до все еще превосходных 93%. К 1868 году на севере Франции использовалось более 60 колес Sagebien, и Французская Академия Наук наградил его призом Фурнейрона в 1875 году.[3] Современные тесты, проведенные Quaranta и Muller (2017), показали эффективность до 84% (https://www.youtube.com/watch?v=f-AfK2Bl4NY ).
Смотрите также
- Колесо Понселе, аналогичная концепция, которая улучшила конструкцию перемычки
Рекомендации
Примечания
Библиография
- Терри Рейнольдс, «Сильнее сотни человек: история вертикального водяного колеса», JHU Press, 2003 г.
- Quaranta, E. и Muller, G (2017), «Гидравлические колеса Sagebien и Zuppinger для применения в гидроэнергетике с очень низким напором», Journal of Hydraulic Research