> Энциклопедический словарь Гранат, страница 153 > Германия

Германия

Германия 1.400.000 „ „

Швейцария 1.500.000 „ „

Италия. 5.500.000 „ „

франция 5.800.000 „ „

Австро-Венгрия.. 6.100.000 „ „

Швеция. 6.750.000 „ „

Норвегия 7.500.000 „ „

Многия из этих чисел в отдельных своих составных частях основаны на точных данных: это нужно сказать, например, про Швейцарию, про отдельные государства Германии, также про альпийские участки франции (инженер де-ла-Бросс насчитывает в этой области до 1.000.000 л. с. круглый год и до 2.300.000 л. с.—в течение 9 месяцев) и так далее Уже совершенно приближенно и очень осторожно инженер С. П. Максимов насчитывает в реках Европейской России, не считая Финляндии и Кавказа, не менее 1.000.000 лошадиных сил, тогда как француз Пакоре говорит, что во всей Европ. России имеется в реках до 11 миллионов лош. с.

Из этих громадных запасов энергии было обращено в электрическую энергию в 1902 году, по вычислениям Campbell Swinton’a:

в Англии. „ Германии. .. „ Швейцарии.. „ Италии

12.000 л. с.

81.000 „ „

133.000 „ „

210.000 „ „

!) Все эти числа представляют валовую работу потоков при низким стоянии воды. В механическую энергию могло бы быть обращено от 75 до 80% от этих величин.

франции, „ Австрии., „ Швеции.. „ России.

161.000 л. с. 16.000 „,

71.000, „

10.000 „ „

Эти числа, несомненно, преуменьшены, а кроме того, сильно увеличились с течением времени. Так, в Швейцарии к 1907 году на всех станциях, мощностью свыше 275 лошадиных сил, было установлено водяных турбин до

335.000 лошадиных сил, а к 1910 году—на станциях, свыше 2.750 л. сил каждая, оборудование достигало мощности свыше 400.000 лошадиных сил, т. е. в 3 раза больше данных Свинтона. Также в Австрии к 1910 году на гидравлических станциях, работающих только водою, без дополнения тепловыми машинами, было установлено около 150.000 лошадиных сил. Подобным же Образом в Сев.-Амер. Соединенных Штатах по Свинтону в 1902 году было утилизировано до

500.000 лошадиных сил, а к 1907 году это число увеличилось до 900.000 лощ. сил и расходуется исключительно на производство тока. На одном Ниагарском водопаде на территории Штатов двумя компаниями установлено-турбин на мощность 180.000 лошадиных сил, а на Канадской стороне того же водопада четыре компании установили около 480.000 лошадиных сил.

Из таблицы Свинтона видно, между прочим, что, если для многих стран утилизация их водных богатств является делом настоящого момента, то дли России—это только дело будущого. Надо надеяться, что это будущее не слишком отдаленно, так как экономическое значение утилизации водяной энергии очень велико, что видно из следующих двух примеров. В 1904 году вся промышленность франции потребляла около 8,2 мил. лошадиных сил (6,2 м. л. с. на железных дорогах и трамваях, 0,08 мил. лошадиных сил на речном судоходстве и 1,9 мил. лошадиных сил на фабриках, заводах и проч.). Из воды извлекалось только 0,161 мил, лошадиных сил, или около 2°/о. При этом ей не хватало своего угля и она ввезла в этом году 13 мил. т., т. е. около 22°/о всего потребления угля. Эта стоимость оставалась быв стране ежегодно, если бы было соответствующее развитие использования водяной энергии.—Для Волховских порогов проектируется гидравлическая станция мощностью в 35.000 лошадиных сил. Считая с запасом капитальную стоимость установки 1 лошадиных силы в 400 руб. и полагая, что на °/о, на амортизацию, на ремонт и уход и, наконец, в фонд возобновления должно отчисляться в год 10% затраченного капитала, находим эксплуатационные расходы такой станции 0,1×400×35.000=1.400.000 р. С другой стороны, станция, оборудованная современными паровыми турбинами, расходующими 5,5 килограммов пару на киловатт-час, работающая 7.000 часов в год и развивающая до 25.000 KW (что почти равно 35.000 лошадиных сил), при паропроизводительности угля в 7 kgr пару на 1 kgr угля, должна сжигать угля в год

25:000Х75Х1Х0700ОООХ60-8.250.000п,

или на сумму 1.650.000 руб. Считая, что расход на топливо в таких станциях составляетъО.бвсех эксплуатационных расходов, получим стоимость эксплуатации такой станции в год 2.750.000 руб. Таким образом, помимо того, что гидравлическая станция может работать все 8.760 часов в год, тогда как паровая рассчитана лишь на 7.000 час., эксплуатация последней обойдется ежегодно дороже на 1.350.000 руб. В более мелких станциях выгодность гидравлической энергии не так велика, тем не менее экономичность ея не подлежит никакому сомнению. Об недостатках гидравлической энергии—см. в приложении.

Не меньшее значение и развитие имеют ирригационные и вообще мелиоративные работы, эти древнейшия гидротехнические сооружения, восходящия к временам египетских фараонов и царей персидских. Очень большого развития достигают оросительные предприятия в западной, сухой части Сев.-Амер. С. HI., где к 1890 году орошалось около 1,5 мил. десятин, а в 1905 году эта площадь возросла то 3,38 мил. десятин. Также в Египте орошается теперь свыше 2,5 мил. десятин, причем около 1,47 мил. десятин находятся в Нижнем Египте, а остальные 1,1 мил. дес. находятся в Среднем и Верхнем Египте. Для осуществления этого орошения на Ниле близ Ассуана, в 1.200 км. от Средиземного моря, построена плотина, грандиознейшая в мире как по своей водопропускной способности—до

15.000 куб. метр. в секунду в полую воду,—так и по объёму накопленной воды—1.065 мил. куб. метров, с длиною образовавшагося таким образом искусственного озера в 160 км. Все сооружение построено инж. Вилькок-сом, открыто в 1902 г. и стоило около 22,6 миллионов руб., т. е. почти по 9 руб. на орошенную десятину. Большого развития достигают эти работы в Индии; для Месопотамии тот же Виль-кокс разработал грандиозный проект.

В России работы такого рода представляют для многих местностей; насущную необходимость и производят ся давно, особенно в Туркестане, но до последнего времени без системы, и часто без успеха. Лишь в самые последние годы Отдел земельных улучшений Главного. Управления земледелия и землеустройства приступил к систематическим изысканиям в этой местности, создав там в 1909 году особую Гидрометрическую часть, которая организована инж. В. Глушковым. Считают, что воды рек Сыр-Дарьи, Аму-Дарьи и Мургаба может хватить для орошения не менее как 1,3 мил. десятин, что представляет только часть нуждающихся в орошении земель. Правда, имеются также реки Чу, Или, Нарын, воды которых могут также быть использованы. По последней реке оросительные работы задуманы и осуществляются частным предприятием.

Приблизительно такую же площадь— около 1,22 мил. десятин—можно оросить в Закавказья водами Куры и Аракса, из них один Аракс оросит свыше 324.000 десятин Му-ганской степи и до 320.000 десятин Мильской степи. На Мугани часть работ уже выполнена—орошаются 30.000 десятин Голицинской системой и

12.000 десятин—Нижне-Воронцовской;

Гидротехнические сооружения для утилизации энергии текущей воды,

Если вода поднята в некотором количестве па некоторую высоту и может опуститься с этой высоты, то она, как всякое тяжелое тело, представляет в этом поднятом состоянии запас энергии, измеряемый произведением из ея веса па высоту падения. Когда количество падающей воды непрерывно возобновляется, другими словами, когда имеется поток воды, падающий с более высоких отметок венной поверхности па более низкия, то он также представляет запас работы, непрерывно расходуемый на перемещение жидкости, т. е. отчасти на сообщение ен скорости, а главным образом па преодолепио всех возникающих при этом сопротивлений в виде трений об русло, потерь живой силы при всех расширениях и искривлениях, в вихрях и водоворотах, а также, наконец на работу размывания русла, передвижения твердых наносов и так далее Если секундный расход потока есть Q куб. ыт., а высота падспия на каком-ниб. участке еоть Н ыт., то вся развиваемая при этом падении ра. ОчН

бота за каждую секунду есть QyП кгр.-мт., или ——

лошадиных сил, где у есть вес 1 куб. ыт. воды (1000 килограммр. при обыкновенных температуре и давлении). Этот секундный запас работы и есть то, что называется мощностью потока на данном участке, или—в просторечии, и при том неправильно—его силою.

Эта эпергия получается за счет очень ограниченной части того тепла, которое посылается солнцем па землю и расходуется на испарение и подъем в верхние атмосферные слои влаги с земной поверхности. Эта влага опять выпадает на землю в виде дождя, снега и тому подобное. Некоторая ея часть попадает па возвышенные точки поверхности и стекает с них; образовавшиеся скопления льда и снега под влиянием солнечной теплоты опять обращаются в состояние капельной жидкости; и все эти водяные массы стремятся к уровню моря, чтобы частью по пути к нему, частью с его поверхности снова испариться и так далее Этот круговорот совершается непрерывно и будет продолжаться, пока количество тепла, посылаемое солнцем па землю, достаточно. Поэтому, по сравнепию с длительностью существования жизни на земле, запасы водяпой энергии можно назвать неистощимыми, чего нельзя сказать про месторождения никакого вида топлива—угля, нефтр, торфа. Некоторые сведения о размерах запасов этого вида энергии, или, как говорят, „белого угля“, см. в статье гидротехника.

Как только что сказано, для наличности водяной анергии необходимы: некоторая высота падения, или так называемый располагаемый напор, и ежесекундпо возобновляющееся количество воды, т. о. так называемый располагаемый расход. Далеко пе всякая высота падения воды в реке и пе всякий и, во всяком случае, по вссь расход реки подлежит утилизации, в смысле превращения этой энергии в работу вращающихся фабричных валов, в энергию поднятой и распределенной по городу воды, в электрический ток и тому подобное. Помимо того, что часто значительные количества воды должны оставаться в реке для нужд судоходства, или для орошении, обводнений и тому подобное., и напор и (расход могут быть ка“ицо в таком виде, что возникают указанные ограничения

По отношению к напору нужно прежде всего отметить, что совершенно не подлежит утилизации та часть полного падения реки, которая только что необходима для поддержания течения. Эта часть падения тем больше, чем длиннее рассматриваемый участок реки, чем он мельче, чем больше в нем скорость и, наконец, чем пиероховатее русло. Во многих случаях является возможность спрямить, т. е. укоротить русло, увеличить живое сечение, придать ему правильную форму, уменьшить степень шероховатости и тому подобное.; все это уменьшит необходимое для течения падение, и тогда разница между естественным вертикальным расстоянием между уровпямп воды в начале и в конце участка реки, с одпой стороны, и той высотой падения, которая остается необходимой для протекания при этих новых условиях, с другой стороны, и есть подлежащий утилизации раполагаемый напор па данном участке реки, или короче—располагаемый папор. Понятно, что на тех участках рек, где естествеп. уклон поверхности мал, паприм. меньше 0,0002, или, как говорят, 0,2 промил-ли, а течение не очень извилистое, там невозможно такими средствами освободить сколько-нибудь ваметную часть падения реки или, как будем говорить кратко, нельзя создать напора. С другой стороны плотины и подобные водоудержательные сооружения позволяют подпереть воду в реке и таким образом также создают ступень в падении, приурочеппую к месту постановки плотины. При этом подпертая плотиною вода разливается, затопляет низкие места, а для протекапия имеет ббльшил живия сечения, нежели, это было до постановки плотины; вследствие этого течение замедляется; а так как необходимое для движения воды падение пропорционально квадрату скорости и уменьшается с увеличением глубины, то нужное перед плотиною падение сильно, уменьшается. По и в этом случае, чем меньше уклон свободной поверхности неподпертой реки, тем меньше действие плотины в смысле освобождения напора. Кроме того, обыкновенно реки малого уклопа текут в широких долинах; это в свою очередь увеличивает разлив и стоимость затопленных угодий, удлиняет плотину и удорожает ее. Это еще раз показывает, что реки с малым уклоном пф подлежат утилизации. Наконец, в некоторых, сравнительно, редких случаях ступень в падении является природною (водопад), и для утилизации энергии остается заградить совсем или только затруднить воде доступ к водопаду, отвести ее к месту, удобному для установки машин, и вернуть фф обратно в реку ниже водопада: и здесь все-таки не вся ступонь падения будет использована.

Таким образом в общем случае схема сооружении, необходимых для утилизации падения рекн на участке между А я В такова (рисунок 1, 2 и 3). До возведения всяких сооружений река была в плане ACDB (рисунок 1); ея продольный профиль был AlOiDlBl (рисунок 2), так что падшие на.этом участке равно W; на схеме предположен участок с разными местными уклонами со стремниной DE и с порогом F. Для утилизации этого паде’пия сооружаются: в С плотина, а на участке СВ спрямляющие каналы СМ. и NB и трубопровод MNt причем их общая длина меньше длины реки между тени же точками. Благодаря плотине образуется пруд

чем это и есть потеря напора в трубопроводе. На- Рисунок 4. Деревянный участок канала в Калифорнии близ Сан-Франциско.

Рисунок /.

Рисунок 3.

Рисунок 1, 2 и 3.

затопляющий площадь ApOq. Продольный профиль его свободной поверхности АиЩ вообще не горизонтален; эа таковой его можно считать лишь на некотором недалеком от плотины протяжении; его переменный уклон, хотя и меньший, нежели уклон незапруженной реки, соответствует некоторому понижению уровня 7ц (рисунок 2). При дальнейшем течении через сооружения имеют место следующия обстоятельства (рисунок 3). Выйдя из пруда с подиорного горизонта, вода встунаетг в головное сооружение канала, причем необходимо понижение уровня 7ц, чтобы сообщить воде нужную скорость и преодолеть неизбежные сопротивления, даже если бы отсутствовали всякие щитовия регулирующия заграждения, сороудерживающия решетки и тому подобное. Капал прокладывается надлежащих размеров и оканчивается напорным резервуаром М, в котором уровень воды стоит ниже, нежели в головном сооружении на /ц мт., вследствие потерь на трение в канале. В напорном резервуаре начинается трубопровод, состоящий из одной или нескольких труб и подающий воду к турбинам, стоящим в здании N. Если вообразить, что в кожух турбины вставлена открытая на верхнем конце трубка, то вода в пей поднимется вследствие гидродинамического давления, но при течении воды не достигнет уровня в резервуаре М, а остановится где-ниб. в N, на 7ц мт. ниже, приконец, чтобы выходящая из турбины вода протекала в отводящем канале, опа должна стоять в его начале на 7ц мт. выше, нежели в сечении В реки. Таким образом в месте установки машин сосредоточивается своботпый для использовапяя, „чистый“ располагаемый напор #мт., который меньше всего падения Я на сумму всех потерь напора lit 4- 7ц Н- 7ц 4- /ц мт. Д.ля выяснения мощности нужно к напору Я добавить тот скорост-

„ Со2 „,

пын напор -~f который вода приносит к самому месту установки двигателя (в нашей схеме с« есть скорость в трубопроводе), и нужно вычесть тот скоростныйнапор который вода уносит вместе со скоростью с3 в отводящем канале.

В разных случаях отдельные части сооружений имеют разную степень развития. В равнинных реках и при небольших напорах обычно имеется только плотина; трубопровод отсутствует совершенно; каналов или вовсе нет, если машинное помещение составляет одно целое с плотиной, или они очень мало развиты и имеют назначение не сосредоточивать напор, а расположить станцию в удобном месте. Обыкновенно собственно плотиною сосредоточивают напоры от самых малых до 8 мт. и редко больше, так как тогда сильно возрастает стоимость плотины. Однако, в гористых местностях строят плотины и до 50 и даже более метров высотою; но в таких случаях имеют в виду не столько создание напора, сколько постройку пруда, о чем будет сказано ниже.—Каналы выполняются как открытыми, так и в виде туннелей. Им дают разнообразные профили, так или иначе видоизменяя трапецию, применяют разные материалы для дна и стенок, от высеченных в скале, просто земляных и до разнообразных деревянных, бет.х и даже каменных конструкций. Длииа

Рисунок 5. Деревянная труба-сифен канала Саннисайд (Sunnysid) С- Америка, щтат Вашингтон,

таких каналов достигает иногда многих километров ь, например, близ Лиона—17 кмт.,а на Западной Двине проектируется канал в 35 верст. Во многих случаях, как при переходах через долины, так в силу характера места, каналы проводят выше уровня земли,редко на насыпях, чаще на эстакадах. На рисунке 4 представлен один из многих участков, выполненных из дерева, на подобном канале одной из крупных станций в Калифореии, близ С.-Франциско; он пропускает 6,5 куб. мт. в секунду: его полная длина около 16 кмт. В тех случаях, когда горизонт воды в питающем резервуаре переменный, то дно канала должно быть заложено достаточно глубоко; для уменьшения сечения канала их заменяют тогда паи орною трубою или напорной штольней. Обыкновенно стараются иметь отводящий канал коротким; это вполне рационально тогда, когда можно опасаться за. несения его твердым материалом и песком из реки; вообще же только местные условия определяют, в каком месте канала разделить его станцией наподводящийи отводящий участки. Добавим, что короткий уодводящий канал паши мельники называют также дворцом,каузом и так далее Уральские деревянные каналы, часто прокладываемые над

Рисунок 6. Трубопровод станции Брузио в Ломбардии.

уровнем сэмди, называются ларями.— Когда напор превосходит 10 мт., трубопровод всегда входит в состав установки; протяжение его зависит от местных условии в иногда достигает нескольских километров. В зависимости от напора, под которым они работают, их выполняют из самых разнообразных материалов: встречаются стальные 8аварньш трубы, стальные клепаные, чугунные (преимущественно для средних и малых диаметров), а при напорах не выше 2—3 атмосфер также железо-бет.е и деревянные, последния особенно в Америке (большая деревянная труба поставлена для водоснабжения города Котки на Финском заливе в Финляндии). Диаметры трубопроводов встречаются самые разнообразные—начиная от небольших в несколько десятков сантиметров, они часто достигают 1,5—2 ат. и больше, и даже есть пример установки трубы в 5 мт. диаметром (на Ниагаре). Па рисунок 5 представлена фотография деревянной трубы (штат Зашингтон), составленной из отдельных хорошо пригнанных брусков клинчатого сечения, стянутых железными обручами. Рисунок 6 представляет трубопровод из 5 труб, длиною более 1 кмт. каждая и диаметром около 800 миллиметров., подводящих воду под напором около 420 мт_к станции Брузио, в бассейне Адды; количество, воды со временем будет достигать 7,5 куб. мт. в секунду, так что мощность станции будет до 30000 лошадиных сил.—Благодаря таким приемам пределы для утилизации напора /станавливаются очень широкие: напоры меньше 0,5 мт. уже совершенно невыгодно утилизировать для получения сколько-нибудь заметной работы; для таких напоров машины и громоздки в днюиофкономпчны; в направлении увеличения напора идут очень далеко. Впервыф напор .в 200 мт. был использован французом Бфржф в 1868 г. в месуечке Лансэп, близ Гренобля. С тех пор установки на высоких напорах, как относительно наиболее дфщевия, выполняются очень часто, и в 1902 г. открыта станция Вуврн, близ впадения Роны в Женевское оверо, где по проекту инженера Буше утилизируется напор в 950 мт., а в 1910 году в Норвегии открыта станция иа р. Тиа, где утилизируется напор 1050 мт.— Само собою понятно, что величина напора вполне определяется местными условиями, и с своей стороиы она определяет характер установки и тип машин. При разработке проекта всякой установки, как бы мала она ни была, совершенно необходимо точно вымерить располагаемое падение реки и выяснить, какая фго часть может быть использована.

То же самое должно быть сказано и про другой фактор водяной энергии—расход; нужно только добавить, что измерения расхода вообще гораздо более сложны и копотны, нежели измерения напора. Но кроме технических затруднений, при этих измерениях нужно иметь в виду, что расход в реке никогда не остается постоянным, так что измерения расхода должны охватывать большой промежуток времени, чтобы можно было надежно установить располагаемую для станции величину анергии. В серьезных случаях так и поступают, устраивая на реке гидрометрические посты с длительными наблюдениями и собирая все относящиеся сюда материалы: сведения о ходе осадков в данном бассейне, его площадь и характер, сведения о наивысшем в каьнизшем стоянии воды в реке в месте постаили в каких-ниб. характерных близлежащих пунктах-мостах, плотинах и так далее Однако все последние материалы мало надежны, как равно и кратковременные гидрометрические наблюдения. Вообще, изменяясь в течение года, расход обнаруживает иногда несколько максимумов и несколько минимумов. Повторяясь ежегодно лишь более или менее правильно, эти наибольшие и наименьшие расходы меняются и по величине, и по длительности, и по тому времени, когда они наблюдаются. Вместе о расходом меняется, конечно, и высота стояния воды в реке, а также иногда и ея поверхностный уклон, так что меняется и падение на данном участке; это ещф раз подчеркивает необходимость длительных и систематических гидрометрических наблюдений, которые позволили бы получить так называемую кривую режима реки, показывающую ход изменения во времени ея расхода.

Как легко себе представить, расход в реке зависит от очень многих причин — от осадков, вообще от метеорологических и климатических причин, от строения и характера почвы, от характера растительности и степени ея развития и так далее Поэтому кривия режима черезвычайно разнообразны. Можно указать, что реки, берущия начало в ледниках, имеют обычно один только максимум, в период усиленного таяния льда, и один минимум, и при том довольно продолжительный, в зимнее время. Реки, питаемия горными бассейнами ниже вечных снегов и с крутыми скатами, имеют очень переменный расход, близко следующий за изменениями выпадающих осадков; наибольший расход иногда превосходит средний годовой раз в 100 я больше, особенно в коротких, небольших, горных бассейнах. Реки равнинные, особенно при больших бассейнах, имеют тоже сильно извилистую кривую1 режима, с несколькими максимумами, по наибольший из пих, значительно превосходящий все остальпые, относится к весеннему половодью; кроме того обычно былает второй, осенний максимум, и часто наблюдается довольно большое увеличение расхода вскоре после спада весенних вод. Отношение наибольшого расхода таких рек к среднему годовому уменьшается с увеличением самой реки; оно содержится обычно между 80 и 40 Для примера на рисунке 7 представлена кривая режима Москвы-реки у Бабьегородской плотины эа 1908 год, с исключительно большим половодьем. Па чертеже для удобства обозрения нанесены не ежедневные секундные расходъ», а средние за месяц, вычисленные, конечно, на основании данных за каждый день; добавим, что наибольший расход был 11 апреля и достигал 2882 куб. ыфт. в секунду, так что изображающая его ордината была бы слишком в 4 раза выше апрельской средней. Здесь хорошо видны все три максимума; средний годовой расход оказывается в реке только от апреля до июня, в остальное время года расход вначительпо ниже средняго. ’Лв детальных данных видно, что за 10 дней половодья (9—18 апреля) воды прошло в 1,15 раза больше, чем за остальпые 355 дпеи. Если вычислить средний расход эа эти 355 дней, то сн окажется в 42,2 куб. мет. в секунду: на чертеже оп нанесен пунктиром с очко2 и оказывается, что такого расхода нет в реве целых 8 месяцев. Для решения многих вопросов те же сведения о расходе за год, группируют иначе на так даз. кривой повторяемости

считают, сколько дней за год встречается каждая величива расхода, и иио ординатам откладывают этн расходы в порядке их возрастания или убывания, а по абсциссам—соответствующия числа дней, приставляя каждый такой отрезок один к другому, так что вся длина диаграммы дает в масштабе все 365 дней года. На рисунке 8 представлена эта кривая для Москвы-реки за тот жф год, причем расходы выше 212 куб. мт. в секунду, протекающие в течение 25 дней, не нанесены на чертеж. По кривой сразу видно, что расход 7,7 куб. мет. в секунду обеспечен круглый год; расход бывает не менее 8,8 куб. мфт. в сек. 288 дней в году и так далее Если предположить, что только 3 месяца в году можно допустить недостачу гидравлической энергии с тем, чтобы дополнить ее работою, наприм., тепловых машин, то нужно проектировать станцию на расход в 10 куб. мт. в сек., который обеспечен на 272 дня; мирясь с дополнительной работой тепловых машин в течение 5 месяцев, можно поставить гидравлических машин на расход в 11,2 куб. мт., который налицо 215 дней. По кривой видно также, сколько энергии и в течение скольких дней нужно добавлять в каждом из этих случаев. Не трудно видеть, что если напор оказывается переменпым, что часто имеет место, то для таких рассчетов и суждений важна кривая повторяемости не расхода, а запаса секундной работы.

Эти колебапия расхода являются очень неблагоприятным свойством водяной энергии, в силу которого либо нужно отказаться от использования всей энергии, довольствуясь лишь минимальным расходом, либо нужно мириться с временным недостатком энергии, сокращая на это время производство, либо нужно вводить в устройство дополнительную тепловую силовую установку,либо, наконец, принять меры к урегулированию раехода.То, что с увс личевием расхода обычно умень шается напор, только затрудняет выход из положения, так как существенно влияет на работу машин. Дело в том, что турбина данных размеров с уменьшением напора пропускает меньше воды, а потому в этом случае по двум причинам уменьшается развиваемая ей работа. Зпачит, если станция работает на переменном напо ре, то для использования больших расходов при мепьших напорах нужно значительно уве личивить число машин и даже ставить турбиныспециально приноровленные к малому напору, так как возможно строить турбины так чтобы оне выгодно работали при большом напоре и малом расходе и вьто же время могли бы перерабатывать много воды при уменьшившемся напоре лишь тогда, когда эти изменения происходят не в очень широких пределах. С другой стороны, как дополнительная тепловая установка, так и регулирование расхода удорожают установку; но эти же меры увеличивают отдачу энергии. Так как оба эти фактора влияют на стоимость единицы энергии в противоположные стороны, то оказывается невыгодным ставить станцию на наименьшем расходе; равным образ. есть всегда такой больш. расход, котор. тоже невыгодно утилизировать при условии дополнения недостающей энергии тепловыми машинами; несколько подсчетов обнаруживают наивыгоднейшую комбинацию, дающую самую дешевую энергию. Само собою разумеется, что здесь нет возможности указать к.-ниб. рбщия нормы: все находится в зависимости от свойств реки, от цен на постройки, на машины, на топливо, от продажной стоимости энергии в данном районе, словом, от местных условий. Так, вобласти французских Альп Рисунок 7. Кривая режима считают выгодным ставить Москвы-реки за 1908 год. станции на расходе, обеспеченном па 9 месяцев, а иногда даже довольствуются 8-месячным расходом. В американских условиях встречаются станции, оборудованные на расход, равный 0,4 среднего годового. На примере Москвы-реки видпо, что такой расход (35,2 куб. мт. в сек.) обеспечен только 90 дней в году, в том числЬ и половодье, когда работа станции должна была бы прекратиться за отсутствием напора; кроме того в остальные дни необходима работа тепло-

Рисунок 8. Кривая повторяемости для Москвы-реки за 1908 год.

вого резерва, с“ мощностью в 8,6 раза большей мощности гидравлических машин в сухое время года; это такие соотношения, которые заставляют сомневаться в экономичности такоЗ установки.

Не входя в подробности выяснения экономичных размеров теплового разерва, остановимся на вопросе о регулировании расхода. Наиболее употребительный прием заключается в устройстве водоемов, с тем чтобы накопленный в них избыток воды был вылущен обратно в реку в период малых расходов. Для устройства таких водоемов нужны благоприятные топографические условия и водонепроницаемые грувты; важнейшей их составною частью является плотина. Уже самия небольшия мельничные запруды играют отчасти регулирующую роль, позволяя ночью копить воду, а днем перерабатывать не только дневную, но а эту собранную за ночь воду, т.-ф. работать, что называется, накопом. Для регулирования годичного расхода, хотя бы и не в иолной мере, требуются пруды огроы-вой вместимости а при том, что особенно важно, с Очень большой поверхностью. В самом деле, можно использовать только тот слой накопленной воды, кото->ый помещается не ниже некоторого определенного горизонта. Толщина выделяющагося таким образом из пруда его рабочого слоя может быть различна, но во всяком случае она должна быть сравнительно небольшой частью напора, чтобы но создавать для машин отмеченных выше затруднений; а при этом условии нужны очень большия илощади прудов. Так, например, если для Москвы-реки поставить задачу о регулировании ея до расхода 42,2 хуб. мт. в сек., то пришлось бы сначала задержать, а йотом спустить объём свыше 650 миллионов вуб. метров; при малом уклоне Москвы-реки слой в 1 мт. уже велик но и при таком слое поверхность пруда должна быть равна 650 кв. кмт., то есть это озеро должно иметь, например, полную длину Москвы-реки выше Бабьегородской плотины в 183 версты и среднюю ширину около З1/ верст. Отсюда ясно, как дороги отчуждения подт. такие резервуары. Для их постройки нужны благоприятные условия: либо очень дешевия земли при не слишком больших реках, либо достаточно узкие и глубокие долины, с крутыми неплодородными скатами, удобными, сверх того, для получения больших напоров, так чтобы были возможны большия толщины робочого слоя, либо, наконец,—естественные озера, допускающия изменения высоты стояния в них воды. Добавим тут же, что большие пруды строят не только для регулирования расхода в видах утилизации энергии, мо также и с другиЯи целями, например для водоснабжении, для защиты нижележащих местностей от наводнений, для целей орошения, и, как легко себе представить, во всех этих случаях масштаб для понятий „дешевое-отчуждение, „достаточно узкая- долина и так далее будет различный.

Первия условия р пр“ том для целей утилизации анергии в настоящее время трудно встретить; они имели место лет сто тому назад в Европейской России и-особенно на Урале, когда было построено много больших прудов, обычно с земляными плотинами деревянными водосаусками; многие из них стоят в ноныне. Таковы пруде Колпинского 8авода, близ Петербурга, ПРУДb Маиьдовского завода в Людинове, Калужской губернии, яруд Выссунского вавода, в Нижегородской губернии I

и так далее Очень много таких прудов на Урал; Один из самых больших принадлежит Воткинскому заводу; его поверхность=16/з кв. верст, а рабочий объём считают в 45,5 миллионов куб. мт., при толщине слоя около 2,75 мт. Долгое время это был самый большой пруд в Европе после Верхне Волжского водохранилища, образованного, впрочем, из естественного озера.

Условия второй категории часто встречаются в горных или только гористых местностях. Так, в Швейцарии, франции, Бельгии, Вестфалии, Богемии и так далее создаются настоящия искусственные озера, затопляются даже обработанные рапее долины. Все-такв это столь дорогия сооружения, что обычно для пих утилизация энергий является одною из задач, и кроме этого они преследуют одну из указанных выше целей. Для примера укажем пруд, построенный проф. Интце на р. Урфт, в горах Эйфель, близ Аахспа: глухая каменная плотина высотою в 58 мт. запружает небольшую речку Урфт, очень извилисто иротекающую в крутой доливе: при такой высоте плотины, считая от подошвы фундамента, пруд захватил только 11 кмт. по течению реки. Полная вместимость водоема равна 45,5 мнл. куб. мт., а рабочий объём равен 43 мнл. куб. ыт. при громадной толщине рабочого слоя в 34,4 мт. На рисунке 9 приводим диаграмму работы этого-пруда. Внизу резкими зигзами проходит кривая режима этой долины за 1897 и 1898 годыг наименьший расход, 1,75 куб. мт. в сек., был в ноябре 1897 года, а наибольший, в 52 куб. мт. в сек., был в феврале того же года. За первые четыре месяца пруд наполняется и с мая начинается работа станции на 6300 лошадиных сил, чему при полном напоре соответствует рао-ход 5,8 куб. мт. в сек. Этот расход больше того, что притекает в пруд, и горизонт в нем опускается; соответствевно с понижением напора расход воды на станции растет, что легко подсчитывается на короткие интервалы, например в 2—3 дня. Потребные ддл станции расходы нанесены внизу диаграммы как постоянные на целый месяц, а направление штриховки отсеченных от кривой расхода площадей показывает прибыль или убыль воды в ируде; имея эти площади, не трудно начертить линию (пунктир с точкой) изменения объёма воды в ируде и, далее, зная площадь горизонтальных сечений пруда, можно нанести диаграмму (пунктирная линия вверху чертежа) изменения высоты стояния воды в пруде и, наконец, скинув потери напора, получить диаграмму изменения йодного напора (сплошная линия). Из чертежа видно, что к началу декабря в пруде едва осталось 3 мнл. куб. мт., в декабре пруд отчасти пополняется, но к февралю он опять опорожнен и готов принять в себя всю весеннюю воду,.которая возобновит запас воды в нем. Здесь ыи имеем пример полной утилизации всего годового расхода этой долины, правда, с небольшим, сравнительно бассейном в 375 кв. километров. Сред ня я высота дождя этой должны около 900 миллиметров.

НакЬпец, условия третьей категории встречаются почти везде, где есть озера, с не слишком пологими берегами. Уже сами по себе, без всяких дополнительных сооружений, естественные озера, благодаря одной своей поверхности, являются великолепными регуляторами расхода. Так, в Вуоксе, прошедшей оа. Сайму, расход колеблется в течение года от 500 до

ОБbЕМb ПРУДА Вb МИЛ. Кб.МВТ.

Рисунок 9. Диаграмма, работы па р. Урфт, близ Аахена.

1200 куб. мт. в сеис., то есть в очень узких пределах, а на Неве после Ладожского озера совершенно не знают тех разливов, с подъемом воды на несколько сажен,которые наблюдаются наВолге и других реках. Однако регулирующая роль озератолько тогда выступает во всей полноте, когда, с устройством управляемых водоспусков, можно по желанию повышать и понижать его уровень. Так, одна из фабрик в Новгородской губернии, извлекающая более 1500 лошадиных сил из небольшого притока р. Меты, достигает почти равномерной работы турбин в году, пропуская через свои плотины только часть вешнейводыиисключительные паводки,иэто благодаря тому, что задерживает воду плотиною в нескольких больших озерах в верховье этой речки с рабочим слоем в целую сажень, причем площадь одного главного озера равна 8,5 кв. вер., площадь остальных еще несколько больше, и площадь разлива озер не содержится в этих числах. Особенно велика роль озер в горных местностях с большими напорами,где они являются грандиозными аккумуляторами энергии, выпускаемой в нужное время. В таких местностях очень выгодна комбинирован ная работа двух станций-одной обыкновенной реч-

НАБОРЫ Вb /АСТРАХb.

«а

S

1000000

750000

500000

250000

Jan. JuL Jan. Jul. Jan. Jul. Jan. Jul. Jan. Jul. Jan. Jul. Jan. Jul. Jan. JnU 1893 1899 1900 1901 1902 1903 1904 1905

ЛАРb---

ВОДА---

всего -

Рисунок 10. Нагрузка гидроэлектрической станции Hartford Electric Light C°.

ной, с ограниченной регулировкой расхода, а другой озерной: речная станция может быть тогда оборудована машинами на значительно большую мощность нежели это было бы выгодно при самостоятельной ея работе; в периоды больших расходов озерная станция только копит воду, а речная станция песет всю службу и нуждается в регулировке лишь суточных колебаний; в сухие периоды, наоборот, речная станция работает очень слабо, зато вступает в дело озерная. Таких примеров очень много в Швейцарии, Норвегии и так далее Испрашиваемая ныне концессия на утилизацию части падения Терека вместе с озером Гокчей имеет в виду именно эту комбинацию, несмотря на расстояние между этими источниками энергии свыше 250 верст.

При подсчете устройств, регулирующих годовия колебания расхода, перед последними обыкновенно совершенно пропадают те колебания, которые имеют место в потреблении энергии ио времени года; однако, как раз для электрических станций, работающих на освещение, а также в некоторых производствах эти колебания могут быть очень велики, так что, когда регулировка расхода не предпринимается, то валено сопоставить ход изменения располагаемой энергии с ходом ея потребления. Для примера на рисунке 10 изображено, как менялась нагрузка одной гидроэлектрической станции в Америке с января 1898 г. по октябрь 1905, причем с июля 1898 по временам работал паровой резерв: потребление энергии ие только росло с годами, но с большою правильностью достигает максимума в декабре и январе и минимума в июне и июле. В расходе же рек обыкновенно наблюдается, наоборот, минимум зимою, что еще раз подчеркивает важное значение регулирования расхода. На рис 11 приведены далее изменения по часам для нагрузки на центральной станции в Христиании; тут мы видим зимний день с максимальной и летний день с минимальной нагрузкой: построена таклсе средняя за год суточная нагрузка. Подтверлсдая предыдущее положение, эта диаграмма показывает, что в пределах суток энергия потребляется очень неравномерно, тогда как расход в реке, напротив, обычно мало меняется в течение суток. В разных производствах пагрузка меняется, конечно, разно, и в параллель предыдущей диаграмме с городской центральной станции приведем на рисунке 12 типичную кривую нагрузки фабрики, начинающей работать в 7 час. утра и кончающей работу в 6 вечера. Эти кривия делают вполне обоснованным желание иметь возможность усиливать работу гидравлической станции, хотя бы на короткий срок. В некоторых случаях интересы судоходства,а таклсе интересы жителей и промышленности, раснолонсен-пых ниже по реке, могут налолсить вполне законное ограничение на это стремление сделать расход реки в течение суток неравномерным. Но во многих случаях это вполне возмолено, особенно, если это производится в умеренных размерах, например, без использования всего ночного расхода. Часто в таких случаях в практике иностранных концессий указывается тот минимальный расход, который должен во всягсом случае оставаться в реке. В таких случаях таклсе прибегают к устройству запасных резервуаров,но уже небольшой вместимости, исключительно для кратковременного у си-

Рисунок 11. Нагрузка центральной станции в Христиании.

лфния работы станции; при таком устройстве нужно только осторожно и тщательно просчитать как весь капал, так и резервуар: в один период времени канал подает воду частью в резервуар, наполняя его, и остальное отдает на станцию, так что уровень наполняемого резервуара должен быть всегда пиже уровня в канале; в другой период на станцию попадает через тот же самый канал вода как из рекп, так и из резервуара, на этот раз уже опорожняемого. Ясно, что неизбежны щитовия заграждения как при входе в канал, так и в месте присоединения к нему запасного резервуара; ясно также, что толщина рабочого слоя может быть только ограниченная. В некоторых случаях при длинном подводящем канале он сам может служить таким запасным водоемом.

На станции близ города Лиона такой запасный резервуар имеет поверхность в 1,4 кв. версты.

За последние годы в Швейцарии,

Канаде и других местах получает распространение иной прием использования и аккумулирования почной и праздничной энергии гидроэлектрических станций. Устанавливают па-сос, обыкновенно центробежный, высокого давлфпия, приводимый в движение электромотором в то время, когда нагрузка станции мала, то есть ночью и в праздники. Мощность насоса подбирается так, чтобы нагрузка станции, питающей сеть и этот мотор, была приблизительно постоянна и, следовательпо, чтобы водянаяэнергия была попользована вся. Насос качает воду в возвышенный резервуар с тем, чтобы из него питать новия турбины высокого давления, пополняющия работу станции в то время, когда спрос на энергию превышает располагаемое количество. Высоту этого запаспого резервуара стараются по возможности увеличить; например, в ИПаффгаузепе его заложили на горе, на высоте над Рейном более 160 мт., для чего построили трубопровод длиною в 2,17 кмт. Это выгодно вследствие удешевления не только машин и трубопровода, но и самого резервуара. Считая все потери в работе, начиная от первичной турбины, и далее в ея генераторе, моторе, насосе, предполагая пф слишком длинный трубопровод, проходимый водою в обе стороны,

РОНА

Рисунок 1S. Деревянная плотина, канал и машинное помещение в Московской гу(.

и, наконец, во вторичной турбине и ея генераторе, можно получить опять в виде тока около 30—35% от той энергии, которая без этой установки протекла бы мимо станции, так как опа течет, так сказать, не во время. При непосредственной утилизации в токе можно надежно иметь от 70 до 75% той энергии, которая принесена к месту установки машин. Добавим тут же, что в обоих случаях не принят во впиманиф коэффициент полезного действия установки, который согласно обозначениям рисунок 1 — 3 нужно считать равным отношению Н: Н. Эта величина может сильно меняться для разных случаев: от почти единицы, когда пет каналов и трубопроводов, до 0,9 и даже меньше в обратном случае.

Не вдаваясь в подробности конструкций и тем более рассчета отдельных составных частей установок, утилизирующих энергию текучих вод, приведем несколько характерных примеров установок с тем, чтобы выяснить типичные формы отдельных гидротехнических сооружений.

На рисунке 13 представлена фотография маленькой установки в Московской губернии. Используется участок речки около 3,5 верст. При среднем уклоне 0,0007 и при возможности—как это часто бывает на старых мельницах—поднять еще уровень воды, сосредоточивается напор до 3,3 мт. На фотографии видна построенная для этой цели деревянная плотина: щиты вынуты, по все белоноги (стойки) вставлены; вид взят с низовой стороны. Плотина имеет три шпунтовых ряда, забитых поперек реки. На них и па дополнительных рядах свай парублепы насадки, настланы полы и нарублены береговые устои и средний бычок, разбивающий отверстие плотины на 2 пролета по 4 саж. каждый. Порог плотины положен выше межени, что ясно видно па фотографии, и это нужно признать за недостаток, так как при этом неизбежно гниение верхних частей, остающихся часть года в воздухе. Для пропуска льда все белоноги выемные. Станция работает па фабрику, имеющую пе менее 10 часов ночного перерыва. Протекающий за это время объём воды помещается в подпруженной реке слоем около 0,35 мт. толщины. Допустив колебания напора от 3,3 до 2,95 мт., можно почти удвоить расход в дневное время; в межепь он около 1 куб. мт.; благодаря накопу, спускаемому за 12 часов, он можетбыть доведен до 1 -f- =1,84 куб. мт. в сек. Прикоэффициенте полезного действия 0,75 и при среднем напоре 3 мт. турбины дадут около 55 лошадиных сил. Чтобы иметь запас, установлена турбина, дающая при этом напоре 67 лошадиных сил. Влево от плотины (считая по течению) и не далее 7 саж. от ] ея левого берегового устоя начинается короткий железо-бет.й канал в 5,6 саж. длины. На фотографии видна вся его правая стенка, поскольку она выступает из земли. Капал кончается камерой для турбины, тоже железо-бет.ой, примыкающей одною стеною к станции—кирпичпому дому, снятому на фотографии в еще пе оконченном состоянии. Вход в камеру защищен со-роудерживающей решеткой и может быть закрываем щитом; его подъемный механизм заметен на рисунке. Турбина имеет горизонтальный вал, проникающий внутрь стипцип,значительно ниже ея пола; тут с маховика через ремень работа отдается генератору, преобразуется в трехфазпый ток напряжения 2000 V и посылается почти за версту на фабрику, где он умформи-руется в постоянный и уже

‘ Рисунок 14. Общий план станции Шевр.

в таком виде освещает и приводит ее в движение. Фотография снята, когда отводящий канал еще не прокопан.

На рисунке 14 представлен план ИИИеврской станции на р. Роне, близ Женевы. Она может служить типом станций на большой реке, без применения каналов, с расположением машинного помещения в непосредственном соседстве с плотиною. Поперек Роны поставлена плотина (смотрите также ея сечение на рисунке 15). Ея бет.ое основание лежит прямо на скале, что очень упростило и удешевило конструкцию. Порог заложен почти на уровне дна. Между левым берего вым устоем, пятью быками и правым устьем, который сопрягается сь турбинным т. мещением полукруглой каменной стеной, об разованы 6 пролетов по 10 мт. в свету каждый. Ст правого устоя вниз по течениис выкинута долевая стенка, отделяющая отводящий канал от реки ниже плотины. Выемкой грунта между турбинным зданием и берегом образован короткий подводящий канал; через него перекинут на нескольких металлических бычках легкий мостик для прохода на плотину. От того же правого устоя вверх направляется длинная соро-удерживающая решетка: на рнс. 14 видпо только ея начало; во время паводков Арвы (приток Роны, впадаюший в нре между Женевским озером и этой станцией) в реке идет так много твердого материала, что решетка очень забивается и пришлось поставить для ея очистки механические грабли. По той же причине нижния части бет.х быков-облицованы чугунными плитами с (рисунок 15), а все полы— и попурный перед щитами, и сливной за ними—покрыты деревянными досками b. Каждый пролет закрывается сразу одним щитом с наружными размерами 11,25X8,5 мт. Это так называемые щиты Стонея: они составлены из клспаппых ферм—в данном случае их 9,—размещенных так, чтобы давление на них распределилось возможно ровпео; лицевая сторона обшита листовым железом. Огромный вес такого щита—здесь 50 т.— уравновешивается двумя противовесами. При давлении па щит со стороны воды до 40топп было бы черезмерно велико сопротивление при подъеме щита, если бы трепио скольжения не было заменено трением качения, благодаря целой подвижной системе катков, передающих давлепие от щита к особой чугупной направляющей, укрепленной в быке. Герметичность стенки достигается вертикальным точеным железпым цилиндром который плотно прижимается водою к специальным облицовочным плитам, прочно укрепленным в быке и па щите.

Щи гы Стонея употребляются теперь часто. Они позволяют оставлять в плотине широкие пролеты и допускают кроме того большие напоры, нежели какая бы то ни была другая конструкция разборных плотин. Регулировка уровня делается при таких щитах быстро и точно; для пропуска высоких вод и льда большие пролеты особеппо важны. На Рейпе близ Базеля, в плотине станции Аугст-Вилен пролетам дан размер в свету 17,5 мт., а высота щитов Стонея сделана. 9 мт. Серьезным копкуррептом для этой конструкции, особенно из-за величины пролетов, является пыле, „цилиндрическая“ плотина. На рисунке 16 и 17 представлены фотографии плотины на р. Вуокса, принадлежащей бумажной фабрике Эпсо; оба левые ея пролета, по 18 мт. в свету, перекрыты полыми клепаными железными цилиндрами, по 3,4 мт. в диаметре; внутри их расположены узлы особой конструкции, для сообщения жесткости; вдоль нижней четверти прикреплена стенка особой формы, кончающаяся деревяпным горизонтальным брусом; стевка эта нужна, чтобы цилиндр не всплыл на воде, а брусом достигается ерметическое прилегание к порогу. Боковая герметичность достигается простым-

Рисунок 16. Цилиндрическая плотина на р. Вуоксе в Энсо-

Рисунок 17. Цилиндрическая плотина на р. Вуоксиь в Эпсо.

способом соответствующого очертания частей цилиндра и устоя. Очень малая утечка считается одним из достоинств таких плотин. Пролет открывается вкатыванием барабапа ввер вдоль по наклонпой зубчатой рейке, укрепленной в устое; а вкатывание достигается наматыванием на лебедку цепи Галля, или проволочпого каната, которые в свою очередь другим концом прикреплены к барабапу и намотаны на пего. На рисунках один пролет (левый по течению) закрыт, а правый раскрыт. Такими барабанами уже перекрывались пролеты в 35 мт. в свету.

На рисунке 15 видно, что зимою напор равен 8,15 мт: при этом в сухие годы расход падает до 120 куб. мт. в сек., что дает около 10300 лошадиных сил. Обычно же при этом напоре воды хватает на 12000 лошадиных сил. Летом, при значительно раскрытой плотине, напор падает до 4,35 мт., а расход сильно возрастает; во время паводков на Арве, не испытывающей регулирующого влияния Женевского озера, оп поднимается до 1230 куб. мет. в сек. При этих условиях на станции поставлены, кроме машин для возбуждения, 15 турбин; каждая из них при полном напоре дает по 1200 лош. с., так что в сухие годы во иы хватает только на 9 из них; при малом напоре, благодаря особой конструкции машин, и при том с коэффициеп-дом полезного действия лишь около 0,5 (так велики колебания напора!) оне дают около 800 лошадиных сил, так что и тут работа на 12000 лошадиных сил обеспечена. Станция отстроена и открыта в 1896 году, а оборудование закончено к 19и0 году; этим объясняется, что на ней стоят турбины на вертикальных валах и при том центробежныя; первого расположения при такихь условиях напора теперь избегают, а центробежных турбин больше совсем не строят. На рисунке 18 дан общий вид плотины при закрытых щитах; сзади видно турбинное помещение; деревянное сооружение над четвертым пролетом—временное: это крап для разборки щита, подъемного механизма и тому подобное. Па рисунок 19 показан вид станции снизу. Здесь видна упомянутая выше долевая разделяющ ия стенка. Верхний этаж здания с большими окнами представляет длинный и узкий зал в 130X9 мт., занятый генераторами, автоматическими регуляторами, распределительным щитом и прочими принадлежностями станции.

На рисунке 20—28 представлена станция Вангеп на Ааре, притоке Рейна, в кантоне Берн. Использованный участок реки, длиною около 10 км. имеет общее падение в межень около 10 мт. Плотипа поставлена в конце второго километра от начала этого участка и дает напор около 2 мт. Остальная часть иапора получается благодаря каналу в 8,25 км. длиною. При очень коротком отводящем канале, чистый напор у турбинного здания в сухое время года равен мт., при высокой воде он падает до 7,7 мт., а г. исключительных случаях и того меньше. В течение 9 месяцев обеспечен расход в 120 куб. мет. в сек., который весь и забирается з к-пал; в наиболее сухие три месяца он падает до 100 куб. мет. в сек. Для расчета плотины был принят наибольший расход половодья в 1600 куб. мт. в сек. Плотина (рисунок 20 и 21) состоит из укрепленного пятью шпунтовыми рядами бет.ого основания, облицованного гранитом; последнее нужно из-за большого количества очень твердой гальки, влекомой рекою. Кроме двух береговых устоев,раздвинутых почии на 120 мт., имеются еще 3 быка: у правого берега отделен плотоход; его лоток у порога лежит на отметке 420,33 и опускается на уровень дна за плотиною на отметку 417,23; вся его длина 77,5 мт. Далее идут два больших водосливных пролета (долевой разрез сы. рисунок 21) по 37,24 мт. в свету; в каждом из них установлено по 7 металлических стоек—ферм, поддерживающих щиты по 2,15 мт. высоты; для пропуска высокой воды эти щиты вынимают. Крайний левый пролет имеет 23,6 мт. в свету и закрыт щитами, опирающимися на 6 металлических ферм. Порог этого пролета заложен на уровне дна, с тем чтобы, открывая его нижние щиты, можно было смыть весь твердый материал, который почему-либо отложился в этом месте впереди плотины, где как раз находится головная часть канала. Вход в канал имеет щиты, для того чтобы управлять количеством поступающей в него воды; а порог этого щитового заграждения поднят па 1,07 мт. над дпом реки. Эта ступень вместе с последним промывным пролетом должна помешать занесению гальки в канал. Для той же цели далее канал разветвляется; русло, возвращающееся к реке, имеет непрерывно опускающееся дно и заперто пятью промывными донными щитами; весною они также заметно увеличивают отверстие плотины. Другое же русло в 30 мт. ширипы отделено от первого вторым порогом, имеет новое щитовое заграждение и представляет собственно начало канала. Помимо устоев, все берега этой головной части одеты вертикальными бет.ми стенками, а дпо укреплено. Подобные защитительные устройства от занесения каналов галькою совершенно необходимы на горных реках. Их отсутствие на станции близ Эссептуков нар. Подкумке иногда приводит к ея остановке —так велико засорение канала после сильного ливня. Для осаждения мелкой гальки и песка, сильно истирающих лопатки турбин, этих приспособлений недостаточно— необходимы большие отстойники.

На рисунке 22 и 23 представлен продольный профиль и план всего канала, который идет все время вдоль реки, местами прижимаясь к ней вплотную и отделяясь от нея в таком случае бет.ой стеной. Почти на всем протяжении канала для выполпепия профиля насыпаны долевия бермы, от конца 2-го километра и до конца четвертого почти весь профиль образован долевыми насыпями (смотрите продольный профиль); поэтому на этом перегоне откосы укреплены бетоном (см.

Рисунок 18 Станция Шевр.

сечение капала на рисунке 24). В конце шестого кило-ветра канал проходит через слабый водоносный грунт и при том совсем рядом с рекою, при большой разности уровней: это заставило особенно тщательно укрепить стенку и дно канала (смотрите рисунок 25) с употреблением железобетона. Там, где капал идет в крепком грунте, ему дан профиль по рисунок 26: глубина 4,4 мт. соответствует расходу в 120 куб. мт. в сек.

и скорости около 1,2 мет. в сек.; в укрепленных участках откосы круче, а ширина по дну та же, так что скорость—1,5 мет./сек. Уклон д а выполнен 1:6000, а уклон свободной поверхности 1:8000. Потеря напора во всем канале и в его головной части равна 1,27 мт., т.-е 11°/0 от всего располагаемого в сухое время года напора. Заметим, что если бы этот капал должен был одновременно служить целям судоходства,.

и

Рисунок 19. Станция Шевр.

видимия ШЯГЬЗНЫИ ШПУНТОВЫЙ РЯДb аIРЕирыты и.,

ВИДИМЫЙ ДЕРЕВНИ. п

ПЕРЕКРЫТЫЙ

Рисунок 20. Плотина и голова канала станции Ванин па Аар.

то ему дали бы большее сечение и меньший уклон, особепно и укрепленных участках, для уменьшения скорости течения.

На рисунке 27 дан вид снизу на турбинное помещение; здесь хорошо видны слияние отводящого канала с Ларой и 7 сводов над выпускными пространствами из-под каждой турбины. На разрезе турбинного помещения (рисунок 28) видно, что канал кончается порогом

f—ДА»—4

я сороудерживающей решеткой. Далее находятся углубленные камеры турбин; эти 7 камер отделены друг от друга глухими стенами, которые начинаются у самой решетки, углубляясь до самой подошвы фундамента, и тянутся далее под помещением генераторов до отводящого канала, где их верхния наружные части хорошо видны на рисунке 27. Турбины представляют каждая учетверенную турбину Фрэнсиса на горизонтальном валу с двумя всасывающими трубами, вполне современного типа. Бал турбины непосредственно сцеплен с валом генератора. При среднем напоре 8,6 мт. каждая такая единица дает 1500 лошадиных сил при 150 оборотах в минуту» перерабатывая 17,3 куб. мт./сек. воды, так что полного расхода канала в 120 куб. мет. хватит на все 7 машин. Станция эта открыта в 1904 году.

На рис 29 представлен общий план установки на р. Урфт близ Геймбаха; работа пруда, этой станции была рассмотрена выше (рисунок 9). Сильно извилистое течение р. Урфт и р. Рёра, куда впадала первая, с общим протяжением обеих в 25 кмт. спрямлено сравнительно короткой напорной штольпей (на плане— пунктир с точкой). Таким путем получен напор 110 мт.; из них около 40 мт. создано собственно плотиной, остальное—штольней; при отмеченных выше колебаниях уровня перед плотиной напор может уменьшаться до 75,6 мт. Такими спрямлениями удается выгадывать значительные напоры даже и не в очень гористых местностях. На рисунке 29 видно, что штольня началась довольпо далеко от плотины. Из правой части рисунок 30 видно, что в береге пруда, в начале штольни заложена шахта; в ней стоит задвижка, которой можно уединить всю штольню от пруда. Далее бетонированная штольня пронизывает гору на протяжении почти 2,5 км. и кончается на склоне горы повой шахтой (левая часть той же фигуры); расширение на ея верхнем конце должно представлять гаситель для могущих образоваться гидравлических ударов (смотрите гидравлический таран). В этой шахте стоят новия задвижки, после которых напорная штольня заменяется двумя металлическими трубами, ведущими воду к стапции. На каждой из этих труб поставлено по 4 турбины, дающих при полном напоре но 2000 лошадиных сил, а при пониженном но 1500 л. с. Указанная на рисунке 91 мощность в 6700 лошадиных сил относится к суткам; пруд, выравнивающий годовия колебания рас-

Рисунок 21. Плотина станции Ванген на Ааре.

хода, копечно, достаточен для того, чтобы удвоить дневную работу за счет ночной. Сообразно с этим поставлено такое сильное оборудование турбинами. Каждая турбина имеет свой генератор. Токь в 35000 V. напряжения распределяет энергию в окрестностях Геймбаха вплоть до Аахена, то есть на расстояние более 50 километров. На рисунке 31 приведен общий вид этой плотины, а на фигуре 32—ея разрез. В плане плотина имеет вид дуги круга с радиусом в 200 мт.; так обычно делают в расчете на сводчатое действие плотины и особенно для того, чтобы температурные изменения длины плотины могли свободно проявляться.

Основание плотин .и заложено на скале после тщательной заделки всех трещин в породе. Подобные сооружения, необыкновенной тяжести, требуют особо тщав плотине на случай опорожнения пруда; такой же запасный выпуск, закрытый тоже задвижкою, оставлен еще в берегу пруда, в той штольне, через которую была отведена река в период постройки. Весь объём кладки этой стены равен 155 тысячам куб. мт.

Наконец, как пример установки высокого давления, укажем норвежскую станцию на берегу Гардан-гер-фиорда на р. Тиссе (Tysse), открытую в 1908 году. Эта река, с бассейном в 378 кв. км., на высоте 435 мт. над уровнем моря впадает в озеро Рингедаль (рисунок 33 и 34 продольный профиль и общий план установки) с поверхностью в 5,5 кв. км., далее переходит в длинное и узкое озеро фетле, после которого низвергается в фиорд. При выходе из каждого из этих озер поставлены игольчатыя“) плотины, с тем чтобы,

тельного приготовления основания; бывали случаи подмыва таких плотин со всеми иесчастиями пастоящого потопа в нижележащей долине. Сечение цлотины подсчитывается как при наполненном водою резервуаре, так и при опорожненном. Для лучшого воспрепятствования сдвигу плотины ея основание выполнено зубчатым. Для той же цели кладка ведется не с горизонтальными швами, а с криволинейными, так чтобы поверхность шва всюду была по возможности нормальна к равнодействующей из веса кладки и давления со стороны воды. Принимаются особия меры к тому, чтобы вода не могла просачиваться внутрь кладки; или по крайней мере, чтобы оиа не могла далеко проникнуть; последнее достиг; ется прокладкой дренажа внутри с.имои кладки. Для предохранения пруда от переполнения, в его правом берегу, в скале высечен стунепчатый водослив, хорошо видный на рисунке 31; он одет бетоном и высота его выше водопада Ниагары. Па фотографии видны 2 башни впереди и третья в отдалении; аоследпяя стоит над входом в напорную штольню; первия две стоят над началом труб, заложенныхрегулируя иижиюю, можно было поддерживать уровень

) Так называются плотины, в которых заграждение выполняется нс щитами, а иглами, то есть брусками, лежащими в вертикальной плоскости и прижимаемыми водою впизу к порогу плотины, а вверху к особому горизонтальному прогону; этот прогон, так же как и мостик для обслуживания плотины, опирается на береговые устои и па ряд легких металлических ферм, прикрепленных к основанию плотипы шарнирно; разобрав прогон и связи между фермами, их кладут на дно так называемым флютбета, вращая около оси этих шарниров, параллельной течению. В таком разобранном виде плотина совершенно не стесняет сечения реки ни для водополья, ни для ледохода, па пей не образуется при этом перепада, так что возможен пропуск судов, почему оне и употребляются на судоходных реках. Оне не годятся для больших напоров; сборка их мЬшкотиа и требует спада воды. Часто их называют по фамилии автора системы—плотинами Пуаре. В I Москве так построена Бабьегородская плотина.

в озере Ффтле на постоянной отметке 415 мт.; плотина на Рвнгодале раскрывается только при переполнении этого озера. Для пропуска же воды, в обход этой плотины заложена коротенькая напорная штольня, сечением в 6 кв. мт. и с дном на отметке 416 мт.: она имеет регулирующие щиты, так чтобы было возможно поддерживать постоянный расход до 15 куб.

Рисунок 24, Профиль с бет.м укреплением откосов.

Рисунок 26. Неукрепленный профиль с земляным откосоммт./сек., спуская для этой цели уровень в озередоотметки 418,5 мт. Со временем предполагается увеличить этот рабочий слой в 435—418,5=16,5 мт. еще на 25 мт., построив вместо игольчатой глухую каменную плотину и подняв уровень Рингедаля до отметки 460 мт.: тогда рабочий объём водохранилища будет около 250 мпл. куб. мт., и станция будет располагать круглый год расходом в 24 куб. мт./сек.

У нижней плотины на Фетле начинается вторая напорная штольня; она пробита прямо в скале вплоть до берега фиорда на протяжении 3,41 км., с поперечным сечением 9,5 кв. мт. и с уклоном 0,003. Она оканчивается небольшим напорным резервуаром, одна из стенок которого срезана на одной высоте с уровнем в озере Фетлфи образует, следовательно, запасный водослив. В этом резервуаре вачинается трубопровод (рисунок 35), который будет состоять из 5 труб, с расходом 3,6 куб. мт./сек. каждая; пока уложено только 2 трубы. Из чертежа видпы как главные размеры труб, так отчасти и способ их изготовлепия. Обратим внимание на характерную особенность таких трубопроводов: с увеличением давления диаметр труб уменьшают; при этом труба удешевляется, зато растет потеря папора; на стоимости продаваемой станцией энергии это отражается так, чтф есть наивыгодпейший диаметр, дающий самую дешевую энергию, причем часто получается довольпо большая скорость, незнакомая в

Рисунок 25. Укрепленный профил у Фаргефли.

практике трубопроводов для водоснабжении, где энергия дороже. В данном случае в нижних участках трубы скорость доведена до 5,08 мт./сек. Общая длина трубопровода только 739 мт., так что он уложен, особенно в отдельных участках, очень круто. Кроме самого верхнего короткого участка, он лежит совершенно открытый. Так делают всегда, если нет лавин и обвалов; в противном случае нужна тщательная защита трубы, в особенности от подмыва опор; иногда решаются па постройку вертикальной шахты и ведут далее почти горизонтальный трубопровод в штольне. Кроме большого числа опор, на которые трубы опираются свободно, в местах переломов пх оси поставлены 9 массивов, к которым оне укреплены сильными анкерами. В открытой трубе возможны большия изменения температуры стенки, особенно если предположить ея опорожнение; поэтому необходимо ставить сальники особой конструкции, так называемые расширители, для того чтобы дать свободу температурным изменениям длины. В данном случае их поставлено 4

Рисунок 21. Станция Ванген на Ааре со стороны отводящого канала.

(буква b на рисунке 35) близ опор 1, 3, 5 и 7. Здесь же буквой а отмечепы лазы, для проникания внутрь трубы. Для укладки трубопровода в таких почти неприступных местах предварительно построена канатная электрическая дорога, приводимая в движение временной пеболыпон гидроэлектрической станцией (смотрите рисунок 34). На рисунке 36 дан общий вид трубопровода и станции па берегу фиорда.

Яри таких больших напорах теперь применяют исключительно колеса Пельтопа. Они должны работать в воздухе; поэтому на этой станции они подняты над уровнем моря почти на 4 мт., чтобы поставить машины вне действия прилива и волнения. При полном расходе штольня дает потерю паиора около 11 мт.; па трубопроводе тратится около 16 мт., так что из напора 415 мт., имеющагося в озере Фетле, остается для турбин 415—11—16—4=384 мт. или 92,5%. На станции поставлено пока 7 турбин; система задвижек позволяет питать одну из них по произволу от любой из уло-жеппых труб; остальные разбиты на 2 группы, из

Годных его качеств. Нельзя указать каких-ниб. средних норм для начальной стоимости в виду крайнего разнообразия технических схем устройств, способов выполнения и наконец местпых условий и цеп. Однако, как общее правило, стоимость установки 1 лошадиных силы увеличивается с уменьшением напора; также она растет вместе с уменьшением мощности станции. В то н:е время пределы колебаний стоимости очень широки в каждом случае. При больших наиорах, свыше, например, 200 мт., начальная стоимость установки 1 лошадиных силы, включая и необходимый резерв, часто оказывается около 75 руб., в благоприятных условиях она подает до 40 руб., но может подняться и до 175 руб. При напорах около 50 мт., при благоприятных условиях, начальная стоимость во франции оказывалась по 50 руб. на силу, а описанная выше установка на р. Урфт обошлась по 220 р. на силу. При напорах около 10 мт., как исключение, встречаются стоимости в 120 руб. на силу; такова, например, станция Шевр; обыкновенно опа выше 200 руб. и доходит до 650 руб.—такова исклю-

Рисунок 2и. Разрез турбинного помещения станции Ванген.

которых каждая присоединена к одной трубе. Каждая из этих турбин Пельтона пропускает до 1,2 куб. мт./сек., что при указанном напоре и коэффициенте полезного действия 0,75 соответствует мощности в 4620 лошадиных сил. При полной работе обеих труб и 6 турбин станция даст около 27500 л. с., а при полном ея развитии с подпрудой озера Рннгедаля мощность ея превзойдет 90000 лошадиных сил.

В настоящем беглом очерке способов утилизации энергии воды мы еще не коснулись многих обстоятельств, требующих тщательного взвешивания в каждом отдельном случае. Таковы защитные меры против льда, как верхняго, так и так называемого „доннаго“, „шуги“ и тому подобных явлений, могущих вызвать полное промерзание канала, закупоривание входных решеток и так далее/ меры для пропуска рыбы через плотины; предохранение трубопроводов от гидравлических ударов, как при повышении давлепия, так и при быстром опорожнении и так далее Отсылая за подробностями к литературе предмета, переходим к некоторым данным о стоимости водяной энергии.

Большия первоначальные затраты, связанные с утилизацией „белого угля“, представляют одно из невы-

Рисунок 29. Общий план установки на р. Урфт.

чительно дорогая етапция на Роне близ Диона. Эти цены взяты из европейской практики, т. к. таких станций в России немного; указанная на рисунке 13 установка обошлась вместе с электрической проводкой около 460 руб. на установленную силу, несмотря на очень малия ея размеры; в проекте установки па р. Волхове выводится начальная стоимость одной лошадиных силы не более 350 руб., не смотря па включение сооружений для судоходства. Правда, встречаются примеры затрать, далеко превосходящих все вышеуказанное, например на Мургабе, в Боржоме, но причина этого заключается в особых условиях. Нужно добавить, что в указанные стоимости включена полная затрата на станцию, начиная с отчуждений, гидротехнических сооружений и кончая турбинами и генераторами (без раздачи тока), и отнесена она к числу лошадиных сил в установленных машинах, а не к тому числу сил, которое извлекается из воды.—

ИИф менее затруднительно указать распределение начальных затрат по отдельным статьям: обыкновенно гидротехнические сооружения составляют главную часть расхода, от 50 до 75° 0, но при благоприятных условиях (например Шевр) они уменьшаются даже до 30%. Сообразно

Ю.Зв

Станция

Разрез Разрез c—d. e—f.

Рисунок SO. Штольня и трубопровод станции на р. Урфт.

с этим машинное помещение и его оборудование представляют от 15 до 50% полной стоимости.

Стоимость эксплуатации водяной энергии определяется при солидном техническим устройстве главным образом непрямыми расходами—%% на капитал, погашением и отчислениями в фонд возобновления. Погашение рассчитывается для машип на 12—15 лет, а для плотин, зданий, трубопроводов и проч. достаточен срок 80 и даже 50 лет, так что отчисления по первым статьям должны быть от 6 до 5%, а по вторым от 2 до 1,4%. В среднем на весь строительный капитал можно считать не более 2—3% отчислении на погашение. Приблизительно столько же отчисляется в фонд возобновления, хотя часто фго наращивание предполагается более длительныи. Считая 5% на капитал, получим, что косвенные расходы гидравлической стапсильно зависит от продолжительности суточной работы, то есть от числа смеп, и сравнительно мало от мощности станции. В процентах от основного капитала его можно оценить от 2 до 6%. Последняя цифра отвечает маленькой станции, работающей круглия сутки. Иногда к прямым расходам относится уплата ва подтоп чужих владений; в таком случае, зпачит, отчуждения были сделаны пе в полной мере и соответственно, хотя и менее быстро, уменьшаются косвенные расходы. Таким образом все эксплуатационные расходы на большой станции, работающей от 3000 до 7000 часов в год, составляют соответственно от 11 до 14% капитальной затраты. Предполагая дорогую станцию на малом напоре в 400 руб. на установленную силу, или, при резерве в 20%, в 400.1,2=480 р. на развиваемую силу, получим стоимость силочаса не более как

Рисунок S0. Плотина па р. Уфт.

ции составляют от 9 до 10% основного капитала. Прямые расходы слагаются из ремонта (Ва% на строительную часть и около 1% на май ины совершенно достаточно), из очень маленького расхода на смазочные материалы и из оплаты персонала. Последняя статья

480.100.0. 11

3000

480.100.0. 14 7000

= 1,68 коп. при малом числе часов и=0,96 коп. при большом числе часов.

На станциях высокого напора стоимость энергии соответственпо уменьшается. Эти рассчеты скорее преувеличены: есть примеры в русской практике, когда 1 силочас водяной эпергии обходится меньше 0,5 коп. Таких цен на энергию тепловия станции не могут дать при самых лучших условиях, и этой дешевизной водяной энергии и объясняется, что некоторые производства возможны пока только при использовоаии „белого угля“: сюда относятся—передача энергии на далекие расстояния помощью тока, некоторые химические и металлургические производства, как добывание алюминия, приготовление кальциум-карбида, добывание азотистых продуктов из воздуха и так далее

Из всего предыдущого вытекают следующия положительные свойства водяной энергии: она очень дешева, проста и надежна в уходе, утилизируется при самых разнообразных условиях ея пахождения и при том с высоким коэффициентом полезного действия. К отрицательным ея свойствам нужно отнести: необходимость больших начальных затрат, иногда крупные затруднения в использовании всего располагаемого запаса, вследствие резкой неравномерности в течение года, и наконец нрикреплфнность к месту, часто не там, где удобно найти применение для нея. Правда, по своей ценности запасы водяной энергии совершенно ана-лагичны залежам ископаемого топлива и подобно последним являются такими же притягательными центрами для деятельности человека, но пельзя пе признать, что здесь все условия много сложнее, нежели при простой добыче ценного продукта, увозимого к месту потребления. Есть еще два обстоятельства, сильно задерживающих развитие эксплуатации водяной энергии.

Во-первых отметим неблагоприятное или неполное водное законодательство. Когда неизвестно в точности, кто является собственником энергии, владелец ли берегов или государство, каковы обязательные требования к воде как пути сообщения, как средству для орошения или питательному и хозяйственному материалу; когда еще нет законнообязательных способов разграничения прав собственности на смежных участках одного и того же источника энергии, на подобие межевапия для

земельной собственности; когда не установлено принципиальное отношение к концессиям на эксплуатацию энергии, например в том, смысле могут ли оие быть долгосрочными или должны быть краткосрочными, допустимо ли дробное использование источника энергии, можно ли признавать за крупными гидравлическими установками значение предприятий общественно-полезных, наподобие путей сообщения и т. д пока все эти и многие другие вопросы не имеют ясного решения, —дело утилизации энергии текучих вод не будет стоять прочно. Оно также затормозится, если решение этих вопросов избыточно стеснит частную инициативу. В разных государствах эти юридические воззрения различны и нередко проявляется сильная тенденция, например, к признанию запасов во яной энергии государственной собственностью, которую можно передавать в частные руки только на короткие сроки; однако общого распространения этот взгляд еще не получил. В России по этим вопросам работает комиссия под председательством Таганцева.

Другим существенным затруднением является не-

Рисунок 33. План 34 и профиль установки на р. Тиссе близ Одде.

достаточная точность, неполнота и часто полное отсутствие сведении о местопахож:ении, размерах и свойствах запасов белого угля. Гидрометрические наблюдения должны обнимать возможно длинный ряд лет, так что обстоятельные исследования здесь под силу только государству или, правильнее, соединенным усилиям государственных и общественных организаций, так как и те и другия силою вещей принуждены производить такие исследования для своих частных надобностей. Многия государства Европы и Америки, в том числе и Финляндия, уже организовали службу гидрометрического исследования водных богатств. Россия только приступает к этим работам, пока только в Туркестане; многочисленные же исследования паших рек, исполненные разпыми ведомствами, в большинстве случаев недостаточны по своей программе, так как преследовали другия цели, совершенно разрозпениы и крайне трудно доступны для пользования (смотрите слово Гидрография).

Литература о гидравлических станциях: Е. Pacoret, „La technique de la houille blanche“, Paris, 1908. Th. Koehn, „Ausbau von Wasserkriiften“, Leipzig. 1908; так называется ХПИ том третьяго отдела, носящого общее заглавие „Der Wasserbau“, обширной энциклопедии инженерных наук—Handbuch der Ingenienr-Wissenschaften. Daniel W. Mead, „Water Power Engineering“, New-York, 1908. Ииа pyc. языке подобных монографий сщв нет. По отдельным вопросам назовем: о плотинах—Неелов, „Устройство плотинъ“, 1884: сильно устарело. Зброжек, „Курс внутренних водных сооб-

Рисунок 35. Профиль трубопровода на стаищии р. Тисса.

щений“, 1898, также не вполне современный, при том имеет в виду исключительно пути сообщения. О раз-счете трубопроводов, о гидрометрии и о прудах можно найти замечания в „Гидравлике“ А. И. Астрова (1911). О рассчете каналов при переменпых условиях работы см. Б. А. Бахметев, „Неравномерное течение жидкости в открытом русле“, Петербург, 1912. О гидрометрических инструментах — Н. Д. Тяпнин, „Приборы для определения скоростей и расходов в открытых руслахъ“, Москва, 1901.

В статье о водяной энергии пельзя обойти молчанием способов непосредственного использования кинетической энергии потоков, способов утилизации энергии морских волн, а также приливов и отливов и наконец о передаче энергии на расстояние помощью воды.

Едва ли не древнейший способ извлечения энергии текущей воды состоял из колеса с радиальными лопатками на горизонтальном валу, опущенного в текучую воду на глубину лопаток; ударяясь о них, поток заставляет колесо вращаться и может произвести полезную работу, например поднимая воду из реки другими черпаками, укрепленными на том же колесе. Такие „гидравлические станции“ устраивались римлянами, а, быть может, и задолго до них. С тех пор во все времена, и в Средние века, и в эпоху Возрождения и до самых последних дпей, как в Европе, так к в азиатских государствах, устраивались и изобретались вновь машины для той жф цели, иногда весьма остроумные, с приемником удара струи, сделаннымъ»

так, чтобы, идя по течению, он был раскрыт и принимал удар, и возвращался бы назад сложенным с возможпо малым сопротивлением обратному ходу. Все машины такого рода страдают одним общим недостатком—опе малосильны, громоздки и тихоходны, так как таков самый вид утилизируемый энергии: если предположить поток даже с очень большою скоростью в 1,5 мт./сек., то 1 лошадиных сила будет получена, если в каждую секунду отнимать всю скорость у 65-кгр. воды. Но, во-первых, всей скорости отпять нельзя, так как нужно, чтобя вода утекала прочь от машины; во-вторых, при ударпой работе в лучшем случае можно получить коэффициепт полезного действия в 0,4; принимая это во внимание, получим вместо 65 килограммр. не менее 2000 килограммр. По этой причине эти машины никогда нф иолучат большого значения.—Об утилизации энергии морских волн мечтают очень давно, а модели машин изобретаются по сиф время. Их несколько-схем: одни хотят по преимуществу уловить удар от волны; для этого они ставят особия ударные поверхности, могущия качаться около горизонтальной оси; другие присоединяют к этому эффект вытесняющого давления снизу вверх, если тело погружено в воду, а потому ударным элементам они дают пе только поверхность, но и заметный объём, уравновешивая ыехаишческн их вес: волна будет ударять в эти приемники, но и будет поднимать их, подкатываясь под них. В обоих случаях ось машины получит переменное качательное движение, которое остается

Рисунок 36. Трубопровод и станция па р. Тиссп близ Одде.

преобразовать во вращение с требуемой угловой скоростью. Наконец третьи хотят просто воспользоваться тем, что тяжелый поплавок качается на волнах; его качания они стараются передать валу, например так, что один конец каната прикрепляется к поплавку, а другой перекидывается через ряд блоков и нагружается грузом. Блоки будут при этом также качаться около своих осей и могут отдавать работу. Эта последняя мысль разрабатывается часто в очень простых и остроумных комбинациях. Были предложены для той же цели машины, основанные на совершенно ином принципе, например оне должны были сжимать воздух; или качающаяся вместе с волною колонна воды в трубе производит в ней переменное давление, что можно использовать, как в насосе, при надлежащем расположения клапанов и так далее Все такие машины несомненно могут работать. Но оне тихоходны, так как их число оборотов определяется периодом морской волны; оне громоздки: по существу расположенные под действием волн, оне должны либо убираться па время бури, либо иметь очень солидное то есть, дорогое, основание, способное ее выдерживать; наконец работа вполне зависит от того, есть или нет в данный момент волна. Сколько-ниб. серьезного применения эти машины не получали.—Дело утилизации прилива и отлива тоже имеет долгую, хотя и простую историю: об этой возможности говорят писатели XVI и XV столетий; такие установки исполнялись, и работали и даже одно время водоснабжение Лондона происходило за счет прилива в Тем. зе. В то же время в самые последние годы публикуются проекты грандиозных установок с этою целью. Одна из основных схем состоит в устройстве большого резервуара в одном уровне с морем а соединенииего с морем двумя ходами, расположенными на подобие буквы Н и снабженными затворами во всех четырех ветвях. Если пад буквою море, а под нею— резервуар и если во время прилива открыты затворы правый верхний и левый нижний, то резервуар наполняется, и в среднем ходе, где стоят машины, течение идет справа налево. Оно останется то же самое, если во время отлива открыть затворы правый нижний и левый верхний. Избежать пауз в работе можно разделяя резервуар на секции и наблюдая последовательный порядок их наполнения или опорожнения так, чтобы всегда оставался некоторый напор для машип. Ограниченная амплитуда прилива и отлива требует огромных резервуаров, чтобы извлекать заметное количество энергии. Предлагали получать такие резервуары в самом море, отделяя в нем стенами нужные поверхности. Большая стоимость таких проектов препятствует их осуществлению.

Основною мыслью гидравлической передачи энергии на расстояние является, во-гиервых, то, что вода, находящаяся под большим давлением и могущая перейти в среду меньшого давления, несет в себе энергию совершенно так же, как и поднятая на высоту; во-вторых, то, что воду, хотя бы и под давлением, очень удобно раздавать в разные места но трубам. Давление сообщается пасосом, и легко видеть, что выгодно увеличить давление, чтобы для той же мощности уменьшить количество посылаемой воды: уменьшается насос, трубопровод, наконец тот запасный резервуар, так называемым аккумулятор, где собирается вода, если ея потребление идет неравномерно. Появилась эта система и получила широкое распространение при приведение в движение большого числа однородных орудий, работающих при том с перерывами, где, стало быть, применение тепловых двигателей было бы дорого и неудобно; таковы подъемные краны, шпили, кабестаны и проч. в гаванях. И до этих пор во многих портах можно найти ряд гидравлических подъемных машин, не только для грузов, но и для мостов, ворот и тому подобное.; все оне питаются от одного трубопровода, в который на центральной станции насосы накачивают воду, или иную жидкость, в особенности, если нужно предохранить машины от замерзания; по понятным причинам на такой стан_ ции необходим аккумулятор. Однако теперь такие установки с успехом вытесняются электричф. скими. С другой стороны, такая система и сейчас широко применяется в кузнечном и вообще железоделательном производстве: работающие с перерывами ковочные прессы, приспособления для посадки поковок в печь, для вынимания отлитой болванки из изложницы и тому подобное. соединены с напорным трубопроводом, а через него с аккумулятором и насосом. Как для подъемных машин так особенно для прессов употребляют очень большия давления, в несколько десятков и даже сотен атмосфер. Наконец, в 80-х годах прошлого столетия было выполнено несколько установок, где вола под большим давлением была распределена водопроводом по городу и тут при. водила в движение мастерские, целия фабрики и так далее Самая крупная установка такого рода была выполнена в Женеве в 1886 году и работает досих пор. Вместе с большими работами по регулированию уровня озера на Роне создали небольшой (менее 4 мт.) нанор и установили на нем 17 турбин по 210 лошадиных сил каждая; из них 4 приводят в движение насосы, питающие городской водопровод питьевой водой под напором около 4 атмосфер в воздушных колпаках. Остальные турбины ведут подобные же насосы, которые качают „промышленную“ воду в другую водопроводную сеть под давлением 14 атмосфер у воздушных колпаков. Двигатели, работающие на этой сети, имеют мощность от 35 лошадиных сил и меньше, до 0,5 лошадиных силы; т.-ф. эга сеть по преимуществу обслуживает мелкую промышленность. Двигателями служат по преимуществу турбины высока» о давления, но встречается также много так называемых водостолбовых машин. Позднее вошла в употребление пневматическая передача работы; она имеет то преимущество перед гидравлической, что потери напора при протекании воздуха меньше, нежели при течении воды, а главное—трубы имеют значительно меньший диаметр, так что установка дешевле. Но хронологически вскоре за этим появилась электрическая передача, которая безусловно вытеснила обе предыдущия: их уже перестали строить, а гидравлическая передача Женевы и пневматическая в Париже только доживают свой век.

Ал. Астров.

к весне 1911 года ожидалось открытие орошения еще 8.000 десятин Верх-не-Муганским каналом. Далее, предстоят большия оросительные работы в других местах Закавказья, в степях Северного Кавказа по Тереку и Кубани; огромные площади в Западной Сибири (до 10 миллионов десятин) требуют орошения; в 7 южных губерниях от Бессарабии до Астрахани маловодных и безводных земель считают до 9 миллионов десятин.

Как характеристику эффекта, достигаемого орошением, можно указать, например, что в степях Дагестанской области, на участках, орошаемых из р. Сулак, всадник верхом скрывается в буйной пшенице, а на соседнем участке, но без орошения, уже в начале июня все выжжено солнцем. Построенные орошения в Муганской степи дали капитальную затрату около 35 руб. на орошенную десятину. И в то же время такая десятина под хлопком дает 15 пуд. хлопка, стоимостью 225 руб.; под пшеницей та жа десятина приносит валового дохода 80 руб. Подобным же образом в Калифорнии в 18Э9 году было под апельсинными рощами около 18.000 орошенных десятин, с которых было снято апельсинов на 7 миллионов долларов, или около 780 руб. с десятины. Средняя же стоимость урожая во всех орошенных западных областях Соединенные Штаты была в 1890 г. около 90 руб. При этом капитальная затрата на устройство орошения была в среднем по 42,5 руб. на десятину, подымаясь для Калифорнии до 85,5 руб.; содержание орошения обходилось в среднем около 6,5 руб. в год на орошенную десятину, изменяясь от 2,5 до 32 руб. в отдельных участках Калифорнии.

Не трудно представить себе, что для России осушения имеют также огромное значение. Здесь нужно иметь в виду не только болота Средней России, но и большия и в сущности богатейшия по своему плодородию площади в низовьях больших рек, впадающих в Черное и Каспийское моря. Эти площади покрыты так называемым плавцями, остающимися после половодий; на них не растем ничего, кроме камыша; жизнь на них почти невозможна вследствие свирепствующих лихорадок. Защищенные от наводнений и орошенные, эти земли обращаются в житницы: например, по Днестру 1 дес. плавня с камышом приносит не более 1 руб. доходу, тогда как валовой доход с десятины орошенного фруктового сада доходит там в среднем до 1.000 руб. в год. Таких плавней по Днестру имеется до 37.000 десятин; по Дунаю однех казенных земель под плавнями до

32.000 десятин; то же самое повторяется по Кубани, по Тереку и так далее

Наконец, для выяснения значения Г., как науки о водяных путях сообщения, укажем на грандиозные и говорящия за себя сооружения Суфцского и Панамского каналов. Не меньшее, хотя только местное, значение имеют внутренние водные пути. Европейская Россия обладает самой длинной в мире сетью сплавных и судоходных рек; ея длину считают в 168.000 верст. В том числе одна Волга представляет путь в 3.362 версты длины (от Верхне-волжского бейшло-та; от Рыбинска—2.683 в.). Но наша сеть отличается большою мелковод-ностью. Так, осадка судов в 8 четвертей признавалась на многих съездах для Волги только желательной, а непрерывное движете до Рыбинска обеспечено только для судов с осадкой в 4 четверти. Между тем, 41% всей длины немецкой сети доступны для судов с осадкой до 2 мет., т. ф. больше 12 четвертей, а во франции для таких же судов доступны 56% всей сети. Так же характерно малое развитие искусственных путей, т. е. копанных каналов и шлюзованных участков рек. В России таких искусственных путей только 1.859 верст, т. е. 1,1%; в Германии их 28,5% из общей длины в 12.900 верст, а во франции—48,5% из общей длины в 9.500 верст. Шлюзованные участки русских рек доступны для небольших судов, и шлюзы не высоки. Из этого видно, что русской Г. предстоит еще много работ, чтобы поставить речное судоходство на должную высоту.

А. Астров.

к весне 1911 года ожидалось открытие орошения еще 8.000 десятин Верх-не-Муганским каналом. Далее, предстоят большия оросительные работы в других местах Закавказья, в степях Северного Кавказа по Тереку и Кубани; огромные площади в Западной Сибири (до 10 миллионов десятин) требуют орошения; в 7 южных губерниях от Бессарабии до Астрахани маловодных и безводных земель считают до 9 миллионов десятин.

Как характеристику эффекта, достигаемого орошением, можно указать, например, что в степях Дагестанской области, на участках, орошаемых из р. Сулак, всадник верхом скрывается в буйной пшенице, а на соседнем участке, но без орошения, уже в начале июня все выжжено солнцем. Построенные орошения в Муганской степи дали капитальную затрату около 35 руб. на орошенную десятину. И в то же время такая десятина под хлопком дает 15 пуд. хлопка, стоимостью 225 руб.; под пшеницей та жа десятина приносит валового дохода 80 руб. Подобным же образом в Калифорнии в 1839 году было под апельсинными рощами около 18.000 орошенных десятин, с которых было снято апельсинов на 7 миллионов долларов, или около 780 руб. с десятины. Средняя же стоимость урожая во всех орошенных западных областях Соед. ИПт. была в 1890 г. около 90 руб. При этом капитальная затрата на устройство орошения была в среднем по 42,5 руб. на десятину, подымаясь для Калифорнии до 85,5 руб.; содержание орошения обходилось в среднем около 6,5 руб. в год на орошенную десятину, изменяясь от 2,5 до 32 руб. в отдельных участках Калифорнии.

Не трудно представить себе, что для России осушения имеют также огромное значение. Здесь нужно иметь в виду не только болота Средней России, но и большия и в сущности богатейшия по своему плодородию площади в низовьях больших рек, впадающих в Черное и Каспийское моря. Эти площади покрыты так называемым плавцями, остающимися после половодий; на них не раетеу ничего, кроме камыша; жизнь на них почти невозможна вследствие свирепствующих лихорадок. Защищенные от наводнений и орошенные, эти земли обращаются в житницы: например, по Днестру 1 дес. плавня с камышом приносит не более 1 руб. доходу, тогда как валовой доход с десятины орошенного фруктового сада доходит там в среднем до 1.000 руб. в год. Таких плавней по Днестру имеется до 37.000 десятин; по Дунаю однех казенных земель под плавнями до

32.000 десятин; то же самое повторяется по Кубани, по Тереку и так далее

Наконец, для выяснения значения Г., как науки о водяных путях сообщения, укажем на грандиозные и говорящия за себя сооружения Суэцского и Панамского каналов. Не меньшее, хотя только местное, значение имеют внутренние водные пути. Европейская Россия обладает самой длинной в мире сетью сплавных и судоходных рек; ея длину считают в 168.000 верст. В том числе одна Волга представляет путь в 3.362 версты длины (от Верхне-волжского бейшло-та; от Рыбинска—2.683 в.). Но наша сеть отличается большою мелковод-ностью. Так, осадка судов в 8 четвертей признавалась на многих съездах для Волги только желательной, а непрерывное движение до Рыбинска обеспечено только для судов с осадкой в 4 четверти. Между тем, 41% всей длины немецкой сети доступны для судов с осадкой до 2 мет., т. е. больше 12 четвертей, а во франции для таких же судов доступны 56% всей сети. Так же характерно малое развитие искусственных путей, т. е. копанных каналов и шлюзованных участков рек. В России таких искусственных путей только 1.859 верст, т. е. 1,1%; в Германии их 28,5% из общей длины в 12.900 верст, а во франции—48,5% из общей длины в 9.500 верст. Шлюзованные участки русских рек доступны для небольших судов, и шлюзы не высоки. Из этого видно, что русской Г. предстоит еще много работ, чтобы поставить речное судоходство на должную высоту.

А. Астров.