День добрый! Я уже давно хотел написать статью о слесарных мастерских до использования электричества. Почему мне это интересно? Потому что большинство заводов использовало в качестве базовой энергии воду! Гидравлика в деле! Всё посвященное моей любимой теме мне всегда будет интересно. При всём знании и интересе Я эту работу долго откладывал, всё просто, у меня не было качественного иллюстративного материала, а красиво и быстро Я сам не нарисую. Теперь Я его нашел, это старое оружейное производство Robbins & Lawrence 1846 года постройки в г. Вермонт. Сейчас там находится Американский музей высокоточной стрельбы - American Precision Museum. Изначально это была хлопковая фабрика, но производству оружия никогда ничего не помешает, особенно во времена гражданской войны.
Начнем, до появления массовых электрических электродвигателей и повальной электрификации энергия воды являлась ключевым источником энергии для машиностроительных, слесарных и кузнечных производств. При наличии водоема создать стабильный источник подачи потока на водяное колесо достаточно просто, хватит базовых методов гидротехники. Статью разобьем на 2 части: первая - схема подвода воды к основному приводу-водяному колесу, вторая - схема распределения движения от водяного колеса к приводам станков на производстве.
Часть 1. Получение энергии от потока воды. Водяное колесо.
Принцип работы завода от водяного колеса ничем вообще не отличается от работы водяной мельницы. Перед заводом находится маленькая речушка, для нее делается плотина, чем выше, тем лучше. Эта плотина или естественная возвышенность будут создавать подпор, чем выше вода будет падать на водяное колесо (т.е. выше напор потока), тем больше энергии можно будет получить. От водоема к зданию проводится подающий канал. В идеале на входе и выходе с которого ставят сороудерживающие решетки, они будут захватывать плавающий мусор и препятствовать загрязнению системы. Далее важно установить шиберный (подъемный) затвор, он позволит регулировать объем подаваемой воды, тем самым можно регулировать скорость вращения колеса, а соответственно и мощность источника. Тут резонно заметить, а зачем останавливать систему, если за электричество не нужно платить и топливо тоже не требуется? Всё просто, систему нужно отключать, чтобы уменьшить время работы оборудования, ведь оно тоже имеет свойство изнашиваться, а в 19 веке даже простое промышленное оборудование стоило очень недешево.
Вода из канала подавалась сверху вниз на водяное колесо, приводя его во вращение вокруг своей оси. Это колесо располагалось на деревянной раме, опираемой на гранитные блоки. Колесо обычно выполнялось окованным сталью на деревянном каркасе. Для увеличения скорости вращения приводов применялся простой принцип мультипликатора (это редуктор наоборот) - к колесу большего диаметра подключалось колесо меньшего, что увеличивало число оборотов последнего. От меньшего уже ременной привод приводил в движение промежуточные валы.
Использованная вода отводилась в основное русло реки или в сбросной канал. Подвалы таких фабрик строились максимально надежно, на максимально крепком фундаменте, ведь через них почти ежедневно проходил постоянный сильный поток воды.
Часть 2. Распределение вращения к станкам.
Наше колесо приведено в движение. Теперь нужно механическими связями передать вращение на вал каждого станка. Для этого от мультипликатора на верхние этажи протягивались ременные передачи, которые вращали поэтажные "валы отбора мощности", как на тракторе, к которым, также ремнями подключались отдельные станки. Плюс ремня - отсутствие жесткой связи при замыкании/размыкании. Достаточно усилить/ослабить натяжение и станок вновь приведен в движение. На мой взгляд тут самая большая проблема - рассчитать водяное колесо так, чтобы при работе большого числа станков сохранялась скорость вращения валов в системе.
В нашем случае от мультипликатора шло два приводных ремня на две системы, каждая из которых имела три "вала отбора мощности". Это позволяло в половину снизить нагрузку на ремни идущие от мультипликатора. Плюс такая схема имеет простой "лайфхак" для увеличения отказоустойчивости. Быстрее всего изнашиваются именно ремни, а значит при обрыва одного из двух основных ремней, то часть валов в помещениях можно запитать от вала соседней системы, что позволяет не прервать производство, хоть и увеличит нагрузку. Таким же образом можно отключать простаивающие цеха или же только периодически включать их в работу, что тоже продлит время эксплуатации системы.
Бонусом, в качестве примера, Я решил показать как выглядели станки того времени, первое фото - станок для формирования нарезов ствола, "Rifling Machine", второе, третье и четвертое фото - станки с похожими потолочными валами в частной оружейной мастерской при магазине Никласа в Риге, в Российской Империи. От них запитаны токарные, точильные и полировальные станки мастерской. Одно исключение - в этом магазине привод уже от электродвигателя и даже электрическое освещение внутри.
Если Вам понравилась эта статья и Вы хотите разбираться в аэродинамике и баллистике, то посмотрите на наши прекрасные учебные курсы на сайте учебного центра: http://hydreducation.tilda.ws/.
Заходите в Наш Telegram-канал t.me/HYDReducation, тут дублируются все статьи канала и есть дополнительные бонусы.
Аэродинамическая труба NASA часть 1 и часть 2 // Имена на Эйфелевой башне // Станки для чистки оружия // НАТОвские трёхпалые рукавицы