Наливное колесо - это второй двигатель, заменивший силу человека. По устройству он похож на подливное колесо, только вместо лопаток у него ящики - ковши.

Рисунок. Наливное колесо

Такое колесо ставится не там, где имеется быстрое течение, а там, где уровень воды можно поднять.

Река перегораживается плотиной. Вода задерживается плотиной, уровень воды поднимается. За плотиной, обычно у края ее, устанавливается наливное колесо. Сбоку колеса на берегу строится здание мельницы.

Вода подводится к колесу сверху по особому желобу (лотку). Стекая, вода наполняет верхний ковш.

Наполненный водой ковш становится тяжелее, опускается вниз, и колесо немного поворачивается.

На место опустившегося ковша становится следующий пустой ковш.

Он тоже наполняется водой и опускается. На его место подходит третий, потом четвертый и т. д.

Когда наполненные ковши доходят донизу, вода из них выливается, и кверху они поднимаются пустыми. Вверху снова наполняются водой, опускаются,

снова выливается вода, и они поднимаются опять пустыми. Так без конца, пока будет течь вода. В таком колесе вода вращает его своей тяжестью и отчасти ударом, если падает в ковши с высоты. Так как вода подводится сверху и наливается в ковши, колесо называется наливным или верхнебойным.

Наливное колесо значительно выгоднее подливного: в нем лучше используется сила воды. Ведь нижнебойное колесо толкают лишь те струи, которые захватывают его лопатки. А сколько воды проносится в стороне от лопаток и ниже них. Эта вода уже не отдает своей силы колесу. В наливном колесе иначе. Правда, и здесь часть воды разбрызгивается при ударе о стенки ковшей, часть воды переливается через ковши, наконец, часть воды выливается из ковшей, когда они еще не дошли донизу. Но все же наливное колесо использует энергию воды в 2,5 раза лучше, чем подливное.

Наливное колесо изобретено значительно позднее подливного.

В XVIII веке появился третий тип водяного колеса - среднебойное.

Рисунок. Среднебойное водяное колесо

Это то же самое верхнебойное колесо, но оно иначе установлено: правая сторона стала левой, левая стала правой. В среднебойном колесе вода подводится к ковшам на высоте вала. Среднебойные колеса устанавливаются там, где высоко поднять уровень воды невозможно.

С первой половины XVIII века стали уже научно подходить к разработке водяных колес. Появились металлические конструкции.

Водяные двигатели - водяные колеса - получили широкое применение в промышленности, особенно в текстильной.

В настоящее время для промышленности они слишком слабы.

Интересно было бы сделать и самому испробовать работу подливного колеса. Еще интереснее сделать наливное колесо.

Летом на ручье можно устроить множество сооружений. К сожалению, не везде это доступно: не везде можно встретить мелкий ручей, не везде можно создать искусственный ручей. Поэтому построим сначала модель, которая будет работать в домашних условиях.

Такая модель показана на рисунке:

Рисунок. Модель наливного колеса: А - ковши, Б - остов колеса, В - вал, Г - подставка, Д - резервуар для запаса воды, Е - труба (или желоб), направляющая воду на колесо, Ж - резервуар для отработавшей воды.

Для изготовления модели потребуются примерно те же материалы и инструменты, что и для подливного колеса.

Изготовление модели наливного колеса:

Колесо.

Изготовим сначала остов колеса. Для него нужен кружок точно таких размеров, как и для подливного колеса, с отверстием для вала. Из центра прочертите на обеих сторонах кружка окружности радиусом в 15 мм:

Рисунок. Остов наливного колеса

Затем разметьте обод колеса на двенадцать равных частей. На разметках сделайте ножом косые надрезы во всю ширину обода, глубиной в 1-2 мм.

Ковши, как и лопатки подливного колеса, выгните из жести от консервных банок. Вырежьте двенадцать полосок размером 20х60 мм. Каждую полоску разметьте по длине на три равные части по 20 мм и изогните их в буквы П:

Рисунок. Ковши и лопатки подливного колеса

Теперь вставляйте загнутые полоски в надрезы колеса и прибивайте каждую полоску пока одним гвоздиком.

Нижние уголки полосок должны доходить на обеих сторонах до начерченной окружности: тогда все ковши будут иметь одинаковый наклон. Чтобы ковши сидели прочно, нужно каждый из них прибить двумя гвоздиками хотя бы с одной стороны. Лучше сделать так: первый ковш прибить двумя гвоздиками с левой стороны, второй ковш с правой, третий опять с левой и так до конца.

Подставка.

Для изготовления подставки нужно иметь дощечку 100х200 мм, толщиной в 15 мм и две стойки. Стойки можно сделать из жести от консервных банок, по тем же размерам, как и для подливного колеса.

Когда обе стойки готовы, прибейте их к дощечке одну против другой на расстоянии 80 мм от конца.

Теперь установите колесо в стойках и закрепите вал, загнув концы стоек или навернув проволочные муфты.

Резервуар для воды.

В модели имеются два резервуара: один для запаса воды (Д) и второй для отработавшей воды (Ж).

Резервуар для запаса воды легче всего сделать из консервной банки высотой в 100-140 мм. Можно использовать и другие банки: от красок, от кофе, если они не текут. Выбрав банку, хорошо вымойте ее и выправьте бока. Сбоку проделайте два отверстия диаметром 10 мм: одно отверстие у самого дна банки - для выпуска воды на среднебойное колесо, второе отверстие на высоте 45-50 мм от дна - для выпуска воды на верхнебойное колесо. В оба отверстия вставьте стеклянные трубочки. По ним вода потечет из резервуара на колесо. Стеклянные трубочки должны иметь отверстия не меньше 8 мм.

Если стеклянных трубок нет, сделайте трубки из жести. Вырежьте полоску жести шириной около 30 мм и согните ее на круглой палочке или на толстом гвозде. Длина трубочек должна быть 80 и 30 мм. Укрепить стеклянные трубки в отверстиях банки можно при помощи широких резиновых колечек, отрезанных от резиновой трубки.

Если резиновое колечко плотно сидит на стеклянной трубке и отверстие в банке сделано таким, что стеклянная трубка с резиновым колечком входит в него с трудом, стеклянная трубка будет прочно держаться в отверстии банки. Если резиновой трубки нет, ее можно заменить полоской материи шириной 10 мм. Обмотайте конец трубки тремя-четырьмя слоями материи и вставьте его в отверстие банки. Чтобы вода не просачивалась и трубка сидела прочно, залейте место соединения с обеих сторон сургучом или обмажьте замазкой. Жестяные трубочки лучше всего припаять. Верхняя трубка должна выступать из резервуара на 60-70 мм, а нижняя - на 15-20 мм. Закрывать трубки можно какими-нибудь пробками.

Сделайте подставку для резервуара. Она должна быть такой высоты, чтобы дно резервуара приходилось как раз на высоте вала колеса. Сделать подставку можно из бруска 60х60х60 мм или из отдельных дощечек 60х60 мм. Подставку резервуара прибейте на свободном конце подставки колеса.

Резервуар для стока отработавшей воды можно сделать из дерева или жести, но можно и здесь использовать консервную банку. Удобнее всего будет прямоугольная длинная банка. Высота и ширина могут быть любые, лишь бы она устанавливалась под колесом между стойками. На передней стороне ее, у самого дна, проделайте отверстие в 10-15 мм для выпуска воды. В отверстие вставьте согнутый из жести желобок или трубочку.

Теперь попробуйте работу модели. Заткните пробками отверстия трубок и налейте в резервуар воду.

Откройте верхнюю трубку. У нас работает наливное колесо - верхнебойное. Когда вода перестанет вытекать из резервуара, переставьте колесо: правый конец вала вставьте в левую стойку, а левый конец - в правую. Откройте нижнюю трубку. Колесо заработает, как среднебойное.

Отрегулируйте установку резервуара и трубок так, чтобы вся вытекающая из них вода попадала в ковши колеса. Хорошо просушите модель и окрасьте ее эмалевой краской. Внутреннюю поверхность резервуара и ковшей окрасьте не таким цветом, как наружный, а более светлым.