Гидротурбина – важный орган любой гидростанции. Именно на эту деталь с высоты плотины падает вода, и, вращая её, производит энергию.
Сегодня мы проследим хронологию появления разных типов турбин, и расскажем об их гениальных ученых-изобретателях.
Одним из первых изобретателей водяной турбины по праву считают французского инженера и депутата Бенуа́ Фурнеро́на, родившегося 31 октября 1802 года в городе Сент-Этьен.
В 1816 году Фурнерон успешно закончил обучение в горной (шахтерской) школе Сент-Этьен и отправился применять полученные навыки на практике в горнодобывающей и металлургической индустрии. В последствие ученый участвовал в строительстве железнодорожной линии Сент-Этьен – Андрезье (Луара), а затем работал на прокатных станах Пон-сюр-ле-Огнон (Верхняя Сона), используя гидравлические колеса с низким КПД. Основываясь на экспериментах Клода Бурдина, его учителя, который построил в 1825 году первую рудиментарную турбину, 25-летний Бенуа разработал в 1827 году первый вариант принципиально нового водяного колеса – названного латинским словом «турбина» ('вихрь', 'волчок', 'вращение').
Турбина Фурнерона располагалась горизонтально, в отличие от традиционно вертикальных водяных колес; два набора лопастей, закругленных в противоположных направлениях извлекали из потока максимум энергии. Изобретение принесло Фурнерону приз Французского общества поощрения индустрии (French Society for the Encouragement of Industry) размером в 6000 франков.
На протяжении многих лет Фурнерон активно разрабатывал и улучшал свое изобретение; каждая новая модель становилась для него бесценным источником пищи для размышлений. В 1832 году он получил патент и был награжден Академией наук, а в 1835 году изготовил «турбину высокого падения» (108 метров). К 1837-му Бенуа построил турбину, развивавшую мощность в 60 лошадиных сил и способную совершать 2300 оборотов в минуту. Колесо турбины при этом диаметром было всего в 0.3 метра и весило около 18 килограммов. За свои изобретения он был награжден золотой медалью на выставке изделий французской промышленности 1839 года, получает Почетный легион и становится известным в Европе и Америке. Турбины Фурнерона довольно быстро были оценены по достоинству – за несколько лет ими обзавелись сотни промышленных предприятий и мануфактур. Когда слава турбин Фурнерона вышла за пределы страны, изобретение талантливого инженера сначала разошлось по всей Европе, затем добралось и до Америки. В 1895-м турбины Фурнерона были установлены с американской стороны Ниагарского водопада (Niagara Falls).
В 1847 году инженер Джеймс Фрэнсис на базе турбины Фурнерона создал радиально-осевую гидротурбину, широко используемую и сейчас, например, на самой большой в мире ГЭС "Три ущелья".
Родился Джеймс Френсис будущий инженер-гидротехник 18 мая 1815 года в Англии. Свою трудовую деятельность Френсис начал в 14 лет как подмастерье у своего отца на железной дороге. Однако уже в возрасте 18 лет эмигрировал в США. Там Френсис работал в компании, специализирующейся на строительстве каналов, железных дорог и других инженерных сооружений. В 1837 году он занял пост главного инженера компании.
В период работы над совершенствованием системы каналов в Лоуэлле, Френсис выполнял также заказы на гидротехнические работы и в других частях страны. Когда возникла потребность в улучшении водоснабжения города Нью-Йорка, Френсис стал консультантом на строительстве дамбы на реке Кротон, а также консультировал на строительстве плотины на водопаде Сейнт-Энтони на реке Миссисипи. В воспоминаниях современников Джеймс Френсис предстает перед нами как замечательный исполнительный и административный сотрудник, а в своих опубликованных работах и докладах - пристальным и внимательным исследователем. В частной жизни господин Френсис был человеком честным и добросовестным. Не спешил давать оценку и выражать мнение. В своих же решениях всегда был последовательным.
Гидравлическая турбина Френсиса имела наружный подвод воды к рабочему колесу. Турбину такой конструкции, в последствие, стали называть «турбиной Френсиса». Ее совершенствование привело к созданию современных радиально-осевых турбин большой мощности.
Имя этого великого ученого было навсегда вписано в историю гидроэнергетики.
Ковшо́вая турбина (струйно-ковшовая турбина), используемая как правило при очень больших напорах, широкой публике чаще известна под названием «турбина Пелтона». Такое наименование она получила в честь американского изобретателя Лестера Аллана Пелтона (Lester Allan Pelton), который внес значительный вклад в развитие гидроэнергетики на американском Старом Западе, а также во всем мире.
Родившийся в Вермилионе, штат Огайо, в 1829 году, в семье обычных фермеров, Лестер А. Пелтон на себе ощутил все тяготы такого существования. Еще, будучи ребенком, он работал на ферме своей семьи и посещал начальную школу "Каддбак", которая находилась примерно в миле к западу от деревни.
Будучи уже молодым человеком он эмигрировал из Огайо, чтобы участвовать в «Калифорнийской золотой лихорадке». Но он не был успешным золотодобытчиком. Так что выживать ему приходилось благодаря ловле и продаже рыбы. Позже в Камптонвилле он работал в деревообработке и плотницком деле. Но все это время, будущего изобретателя, не оставлял интерес к горному делу. Он много читал и наблюдал в этом направлении. Особое внимание он уделял усовершенствованию водяного колеса. С начала 1878 по 1880 год он опробовал 40 типов колес с разными ведрами, что привело к открытию ведра типа «сплиттер». Изобретенное им в конце 1870-х годов водяное колесо Pelton, имело в то время наиболее эффективную конструкцию импульсной водяной турбины.
Признанный одним из отцов гидроэнергетики, он был награжден медалью Эллиота Крессона при жизни и является ведущим представителем Национального Зала Славы Изобретателей.
Интересный факт: Однажды Лестер А. Пелтон преследовал корову со двора своей хозяйки в Кэмптонвилле. Он ударил корову по носу водой, и вода раскололась, обошла коровьи ноздри и вышла на внешний край. Это дало ему идею. Он пошел домой и начал рисовать водяное колесо с расколотыми металлическими чашками.
Строгий взгляд, смотрящий с фотографии 20-ого века, принадлежит никому иному, как Виктору Каплану – австрийскому инженеру, изобретателю, родившемуся 27 ноября 1876 года в небольшом городке Мюрццушлаге.
На первый взгляд, не велики шансы, стать известным у молодого человека, родившегося в бедной семье железнодорожного рабочего. Но уже, будучи подростком, Виктор Каплан продемонстрировал замечательный технический талант. Именно ему мы должны быть благодарны за изобретение поворотно-лопастной турбины, которую он запатентовал в 1920 году.
В последствии, этот тип турбин начали использоваться во всём мире и сегодня он остается одним из наиболее широко используемых. Угличская гидроэлектростанция не оказалась исключением. Осматривая экспозицию под открытым небом, посетители нашего Музея Гидроэнергетики смогут рассмотреть реальную турбину данного типа, которая проработала на станции 70 лет.
Современники характеризовали Виктора Каплана как человека естественного и самобытного, любящего природу, остроумного. Но как только дело касалось его турбин, ученый забывал обо всем. Виктор Каплан, один из немногих ученых, который был удостоен чести, быть изображён на банкноте в 1000 австрийских шиллингов в 1961 году, на почтовых марках Австрии 1936 и 1976 года.
Источники:
https://de.wikipedia.org/wiki/Viktor_Kaplan
Понравилась статья! Ставьте лайки и подписывайтесь на наш канал! Впереди, как всегда, вас ожидает много новой и интересной информации!
