CASTLE.PRI.EE

Записи с меткой «водяной двигатель»

Вода считается источником жизни на Земле. Она представляет собой одно из сложных и удивительных явлений. Вода имеет множество уникальных свойств, часть из которых человечество научилось использовать. Энергия воды, наряду с солнечной энергией, а также ветровой энергией – это возобновляемый источник энергии.

Когда человеку пришла в голову мысль использовать силу текущей воды на благо своей жизнедеятельности? Вряд ли, кто ответит на этот вопрос. Одно ясно – очень давно. Возможно, на земле сменилось много цивилизаций людей, которые возникали, развивались и, по разным причинам, погибали.
Вероятно, одна из таких працивилизаций обратила на воду более пристальное внимание, и стала развивать технический прогресс по её использованию. В какой-то момент их сантехники накосячили так, что вода из всех двигательных установок вырвалась на волю и смыла всю цивилизацию с лица земли. Это нам и описали в ветхом завете под рабочим названием «Потоп всемирный».

Историки утверждают, что первые водяные колеса начали применяться более чем за 3000 лет до н.э. в Египте, Китае, Индии и других странах. Сведения об их использовании приводятся в древних источниках, например, «Десять книг об архитектуре» Витрувия (вторая половина I века до н.э.). К сожалению, документальные подтверждения этих фактов – отсутствует. Имеются только копии с других копий оригинальных документов. А при копировании возможны случайные ошибки, например, переписчик ошибся с датой. Могут быть и преднамеренные «ошибки».

Колёса разделяются по типу подачи воды: нижнебойное, среднебойное и верхнебойное. При этом, верхнебойный тип имеет КПД около 75%, нижнебойный — 15-20%

Водоподъёмные колёса были распространены повсеместно: Сирия, Месопотамия, Индия, Египет и т.д.

Древние греки поняли, что вращающееся водяное колесо может поднимать воду и совершать другую полезную работу, если его ось соединить с каким-нибудь механизмом. От этой догадки оставался лишь шаг до изобретения водяной мельницы. В Древней Греции и Риме водяные колеса уже использовались для вращения мельничных жерновов.

В древнем Риме уже во II в. водяные мельницы были распространены почти повсеместно. Водяные колеса использовались и для выжимания масел, и для размягчения яблок, с их помощью заполнялся водой знаменитый римский водопровод.

Со временем, размеры колёс всё увеличивались, а применение им становилось всё более разнообразным.
Размеры колёс увеличиваются и принципиально изменяется их конструкция. Строятся специальные плотины, увеличивающие напор воды, вода с помощью каналов подаётся на колесо таким образом, чтобы увеличить кпд использования её энергии.

Впервые на колесе, поставленном в Тулузе во второй половине XVI века, лопасти были размещены винтообразно, так что поток «действовал и весом, и ударом» (использовались и потенциальная, и кинетическая энергия движущейся воды). А это уже – прообраз гидравлической турбины.
В 17–19 веках, в эпоху промышленной революции, в промышленных районах Западной Европы и России, строится большое количество водохранилищ. Они используются для водоснабжения, водного транспорта, обеспечения растущих потребностей в механической энергии. Водяные колеса широко применяются во всех видах производства на заводах, рудниках. Они приводят в движение насосы, молоты, воздуходувные меха, вагонетки, рудоподъёмники и другие механизмы, обеспечивают водой города.

Было изобретено множество роторных водяных двигателей, например, «James Watt’s rotary of 1765» – роторный двигатель с одной подвижной лопаткой. Он был малоэффективен, быстро выходил из строя. «James Watt’s three-vane rotary of 1782» – принцип тот же, лопаток – три.

В дальнейшем увеличивается количество лопаток и усложняется клапанная система подачи воды. «The Cooke Rotary Engine 1787» это по сути – «нижнебойное колесо».

В интернете, поискав на сочетание «роторный водяной двигатель», можно найти множество проектов. Всё просто и, примерно, одинаково: трубки, камера, роторное колесо с лопатками, клапана подачи воды.

Самое распространённое применение воды – это превращение энергии движения воды в электроэнергию, например, турбины ГЭС.

Вероятно, более интересна конструкция, где давление воды толкает поршни, передавая через них усилие на коленвал. Таким образом, двигатель плюс колесо превращается в поршневой двигатель.

Например, «Perret’s hydraulic engine» с двойным перекрытием и кольцевой подачей воды 1886 год. Или двухцилиндровый двигатель с компрессией воды в цилиндре до 800 psi против 150 у пара в паровых установках.

«Schmid engines» работал с 1902 по 1960 год на насосной станции в деревушке Altes Wasserwerk station in Rothenberg. Давление воды обеспечивалось 40 метрами водонапорной башни, позволяло перекачивать на 280 метров в долину Gammelsbachtal.

До наших дней дошли два работоспособных двигателя «Armstrong three-cylinder hydraulic engine 1850» (трёхцилиндровый двигатель). Они поднимают разводной мост Newcastle & Gateshead. В настоящее время вода подаётся в них при помощи электромоторов.

Гидравлические моторы успешно работали на лесопилках, рудниках для откачки воды, на морских судах, особенно в военном флоте. Они вращают многотонные орудийные башни и кабестаны.

Два двигателя «A three-cylinder Ramsbottom engine» (трёхцилиндровый двигатель с качающимися цилиндрами) до сих пор работают на водокачке Twyford Waterworks в Winchester, Hampshire (Великобритания). Ещё один таскает вагонетки с известью и мелом в Allenheads Lead Mines в Northumberland and St Munns, Шотландия.

Такие двигатели практически «вечны», они обходятся без присмотра, у них отсутствует перегрев. Только иногда их требуется смазывать.

Двигатель инженера Hastie «The Brotherhood radial engine». Он использовался во флоте, в горных рудниках, например, с 1830 года на свинцовом руднике Lochnell для откачки воды из забоя. По достижении 500 футов глубины, перестал справляться с этой задачей и в 1861 году из-за этого рудник закрыли.

Двигатель Артура Ригга «THE RIGG WATER ENGINES», позволял варьировать мощность двигателя в пределах 30 л.с. за счёт своей оригинальной конструкции. Он применялся для затаскивания тросом вагонеток на гору. Проект очень успешный по своим характеристикам, но сложный в изготовлении и обслуживании.

Ещё одна ветвь водного моторостроения – использование свойств теплового расширения жидкости.

Единственный найденный двигатель (экспериментальный) на 50 л.с, вертикальный двигатель инженера J. F. J. Malone из Нью-Касла. Давление в цилиндре доходило до 1000 атм. Испытания проводились в 1925-1927 годах. Двигатель, использующий в качестве рабочего тела воду, по своей сути – модифицированный двигатель Стерлинга. Его КПД заявлено на уровне 27% (паровые судовые двигатели -14,7%, бензиновые — 26%, дизель — 47%).

В Германии в 1940 году, фирмой Jauch and Schmid, выпускались часы Пуджа. В них применялась другая жидкость, но можно отнести этот двигатель к жидкостным. Нагревательный элемент подогревал жидкость в ампулах, менялась плотность.

Поршневые двигатели использовались гораздо больше. Например, для надувания мехов органа Leeds Town Hall в 6500 труб.

Лондонский церковный орган, использовал более компактный двигатель вертикального исполнения, установленный в 1905 году. В 1931 г водяной двигатель поменяли на электрический, но установку сохранили в музее.

Водяные двигатели использовались для вращения швейных машинок на текстильной мануфактуре. «A Lane water motor coupled to a sewing machine» 1881 года использовался для вращения швейных машинок в домашнем использовании.

«A Lane water motor coupled to a sewing machine» 1881год (вентилятор на водяном ходу). Двигатель потребляет проточной воды около 7 литров в минуту.

Водяные двигатели использовались в лабораторных центрифугах. Большинство зданий в Англии были снабжены ещё в 1949 году «аларм-звонками» с водяными двигателями, свободными от перебоев электроэнергии. Их современные варианты, устанавливаются в супермаркетах для оповещения о тревоге при пожаре или ЧП.

Реклама 1906 года предлагает множество моторов для мелких домашних нужд. Например, гидродинамо использовалось для зарядки аккумуляторов, используемых в радио. Ещё в 1937 году множество домов в Великобритании имели такие установки для электроснабжения хозяйства.

В журналах «Сделай сам» публиковались чертежи для самостоятельного изготовления привода для стиральной машины.

Реклама бытовой стиральной машины заводского изготовления в Германии, конец 50-х годов прошлого века, утверждает, что для её работы достаточно обычного напора воды из крана.

Как всегда, какая-то сила убрала из обихода простые, надёжные и экономичные водяные двигатели, в пользу двигателей внутреннего сгорания и электродвигателей. Такое впечатление, что в нашей цивилизации происходит регресс технологий.
Изложение статьи блогера steampunker «Ватерпанк — не состоявшаяся ветвь развития человеческой истории?»