Колесо Сагебиена

Колесо Сагебьена — это тип водяного колеса, изобретенный Альфонсом Сажебьеном из Франции , инженером-гидрологом и выпускником Центральной школы искусств и мануфактур . Это была одна из самых эффективных конструкций водяных колес своего времени; при работе с низким напором воды колесо Sagebien может достигать эффективности до 90 %. на реальных примерах.

Дизайн

Традиционные водяные колеса с грудным выстрелом состоят из ряда плоских лопастей, прикрепленных к ободу колеса. Лезвия обычно устанавливались так, чтобы они были обращены прямо по радиусу колеса. Вода из мельницы текла в колесо в точке со стороны вращения, попадая на лопасти и передавая импульс им . Затем вес воды тянет колесо вниз под действием силы тяжести. Таким образом, колесо для выстрела в грудь извлекает энергию как из веса, так и из импульса воды. Колеса для грудной дроби достигли эффективности до 50%, по сравнению с типичными колесами для недострела - около 30%.

Во время широкомасштабных французских усилий по улучшению конструкции водяного колеса Жан Шарль де Борда обнаружил, что эффективность зависит от относительной скорости воды, поступающей в колесо и выходящей из него. Поскольку входная скорость зависит от источника воды, ключом к получению большей мощности от водяного колеса было максимально возможное снижение скорости выходящей воды. Он также заметил, что поступление воды в систему часто замедляется, прежде чем она достигнет колеса, с помощью различных механизмов. Он предположил, что за счет улучшения этих аспектов конструкции колес можно добиться значительных улучшений.

В обычной конструкции с грудью вода будет стекать с края напорной направляющей и падать на лопасти колеса. Для сравнения, в колесе Сагебиена 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, препятствующего потоку. Через короткое время вода снова вытекла обратно, колесо повернулось примерно на 30–45 градусов и попало в отводящий канал на меньшей высоте.

Сагебьен построил свое первое колесо примерно в 1850 году, а первую полноразмерную версию мощностью 6–7 лошадиных сил изготовил на мукомольной мельнице в Ронкероле в 1851 году. Испытания показали, что это колесо работало с КПД около 85%, что значительно опережало любую конструкцию колеса. эпоха. В то время, в эпоху паровых двигателей , это не привлекло особого внимания, но к 1857 году их было уже 17, и люди начали обращать на это внимание. Одно испытание, проведенное в декабре 1861 года, показало, что эффективность одной модели составляет 103%, пока новый датчик не снизил ее до все еще превосходных 93%. К 1868 году более 60 колес Сагебьена использовались на севере Франции, а в 1875 году Французская академия наук наградила его премией Фурнейрона. Современные тесты, проведенные Quaranta и Muller (2017), показали эффективность до 84% ( https://www.youtube.com/watch?v=f-AfK2Bl4NY ).

См. также

• Колесо Poncelet , аналогичная концепция, которая улучшила конструкцию перекуса.

Ссылки

Библиография

• Терри Рейнольдс, «Сильнее сотни мужчин: история вертикального водяного колеса» , JHU Press, 2003 г.

• Куаранта Э. и Мюллер Г. (2017), «Водяные колеса Sagebien и Zuppinger для гидроэнергетики с очень низким напором», Журнал гидравлических исследований.