Подливное колесо - это один из первых двигателей, изобретенных человеком. С помощью его человек заставил воду молоть зерно, выжимать из семян масло, подавать воду для орошения.

До изобретения подливного колеса эти работы человек выполнял сам, своей силой, и силой животных. Теперь силу человека и животных заменила сила воды.

По виду подливное колесо похоже на зубчатое, только вместо зубцов торчат длинные лопатки.

Рисунок. Подливное колесо

Подливное колесо ставится на реке или ручье там, где имеется быстрое течение. Нижняя часть колеса всегда находится в воде. Текущая вода толкает лопатки и вращает колесо. Такое колесо называется подливным или нижнебойным. Колесо укреплено на оси, на валу. Когда вращается колесо, с ним вращается и вал. Один конец вала находится в здании мельницы. Здесь он приводит в движение передачи (зубчатую или канатную) и через них жернова. Передачи не просто передают движение, но и ускоряют или замедляют его, если нужно.

Подливное колесо вращается очень медленно (примерно 5 оборотов в минуту), а жернова - в несколько раз быстрее. Это передача ускоряет вращение.

Кто изобрел подливное колесо, кто первый заставил воду крутить жернова, молоть зерно - не известно. Это было очень давно, больше четырех тысяч лет тому назад. Подливное колесо - это пра-пра-пра-дедушка всех других двигателей.

Теперь имеется очень много водяных двигателей самых разнообразных конструкций, более совершенных, чем подливное колесо.

Рисунок. Модель деревянного нижнебойного колеса.

Модели подливного колеса

Подливное колесо так просто, что его модель нетрудно сделать самому. Материал для постройки можно использовать любой: обрезки досок, консервные коробки - все, что имеется.

Модель можно сделать любой величины. Все будет зависеть от того, как и где намечено использовать модель, какой будет источник воды: естественный или искусственный. Чтобы напрактиковаться, сделаем сначала самую простейшую модель, которая будет работать, если лить воду из кружки. Такая модель показана на рисунке:

Рисунок. Подливное колесо (простая модель).

Буквой А обозначены лопатки колеса, буквой Б - остов колеса, В - вал, Г - желоб (изображающий русло реки) и Д - подставка.

Для изготовления модели подливного колеса потребуется:

Материалы:

1) Круглое полено диаметром 60-70 мм (еловое или осиновое), 2) жесть тонкая (от консервных банок), 3) доска 15х80х300 мм, 4) гвоздь длиной 100-120 мм - 1 шт., 5) гвозди длиной 30-40 мм - 6 шт., гвозди мелкие длиной 6-8 мм - 40 шт., 7) проволока тонкая длиной 100 мм, 8) краска эмалевая, 9) шкурка стеклянная.

Инструменты:

1) Линейка с миллиметровыми делениями, 2) ножницы, 3) пила, 4) напильник, 5) шило, 6) молоток, 7) кисть.

Колесо.

Для колеса модели нужно заготовить кружок, вал и лопатки. Начнем с кружка. Выберите круглое сухое полено диаметром 60-70 мм и отпилите от него кружок толщиной 20 мм:

Рисунок. Изготовление колеса

Можно использовать и готовые кружки: деревянные розетки электроосветительной арматуры, кружки и колеса от игрушек, кружки, вырезанные из толстой фанеры. Напильником и шкуркой хорошо зачистите кружок. Найдите на нем середину (центр) для вала. Как это сделать? Самый простой способ такой. Положите кружок на бумагу и обведите его карандашом.

Полученный на бумаге кружок аккуратно вырежьте ножницами и сложите на четыре равные части: пополам и еще раз пополам. Образовавшийся уголок чуть-чуть срежьте.

В кружке получится отверстие как раз в самом центре. Теперь остается точно наложить бумажный кружок на деревянный и отметить центр на нем.

Для вала возьмите толстый гвоздь или проволоку длиной 100-120 мм. Вал должен плотно сидеть в кружке. Если просто вобьете его, кружок может расколоться, да и вал пойдет вкось. Чтобы этого не случилось, сделайте в центре кружка шилом тонкое отверстие насквозь и затем уже вбейте вал.

Теперь нужно наметить на кружке места прикрепления лопаток. Их будет у нас двенадцать. Можно взять и меньше и больше, но если взять меньше, то лопатки будут сидеть очень редко, если взять больше, то слишком часто.

Лопатки должны отстоять друг от друга на равном расстоянии. Значит, сначала нужно измерить длину окружности кружка и разделить ее на двенадцать равных частей. Сделать это можно легко: обернуть кружок полоской бумаги и сложить полоску на двенадцать равных частей или разметить ее по линейке; снова обернуть кружок полоской бумаги, положив под нее полоску копировальной бумаги, и перенести деления на кружок. Лопатки легче всего сделать из тонкой жести от консервных банок. Вырежьте двенадцать пластинок размером 20х36 мм. Каждую пластинку надрежьте с одного конца посредине на глубине 18 мм. Половинки разогните в разные стороны.

Рисунок. Лопатки подливного колеса

В отогнутых частях пробейте по отверстию и маленькими гвоздиками прибейте пластинки к кружку. Подливное колесо готово.

Рисунок. Готовое подливное колесо

Подставка.

Подставка подливного колеса состоит из доски и двух стоек. На стойках будет установлен вал колеса, поэтому они должны быть прочными. Сделайте их из жести от консервных банок. Вырежьте две полоски жести размером 30х100 мм. Разметьте и обрежьте каждую, как показано на рисунке ниже:

Рисунок. Стойки подливного колеса

Длинные кромки согните в одну сторону. Отмерьте 25 мм от конца, на котором нет загнутых кромок, и проделайте по отверстию с таким расчетом, чтобы вал колеса мог свободно вращаться в них, но не болтался бы.

Заготовьте дощечку размером 80х300 мм, толщиной 15 мм. Отмерьте от одного конца 80 мм и прибейте в этом месте стойки. Отверстия в стойках должны быть на одной высоте и одно точно против другого:

Рисунок. Отверстия в стойках подливного колеса

Если валом колеса у нас служит гвоздь, то на одной стойке придется сделать сверху вырез - иначе в ней не установить вал: шляпка гвоздя не пройдет в отверстие. Делать отверстие в стойке по величине шляпки гвоздя не годится: вал будет болтаться.

Теперь установите колесо на стойках и закрепите так, чтобы вал не мог передвигаться в стороны ни к одной, ни к другой стойке. Это можно сделать двумя способами: или загнуть вниз концы стоек или сделать на валу упоры - навить спиральки из проволоки.

Рисунок. Как загнуть вниз концы стоек подливного колеса

Рисунок. Как сделать на валу подливного колеса упоры

Желоб подливного колеса.

Желоб модели изображает русло реки. Сделать его можно из дерева, жести и даже из картона, но во всех случаях обязательно хорошо прокрасить масляной или эмалевой краской. Если решили делать из жести, заготовьте полоску размером 45х300 мм и прочертите по длине две линии на расстоянии 10 мм от краев. По намеченным линиям загните края в одну сторону под прямым углом. Получится неглубокий желобок.

Рисунок. Желоб подливного колеса из жести

Теперь установите его на подставку. Подложите один конец желоба под колесо, а второй конец поднимите на такую высоту, чтобы между лопатками и дном желоба был промежуток не больше 1-2 мм. В этом положении прибейте желоб к деревянному брусочку, а брусочек к подставке. Дно желоба должно быть близко к лопаткам колеса, чтобы даже небольшая струя воды приводила колесо в движение.

Вал должен легко вращаться, стойки не должны сжимать его, трение должно быть небольшое. Лопатки не должны задевать за дно и края желоба.

Теперь попробуйте работу модели. После испытания хорошо протрите или просушите и окрасьте масляной или эмалевой краской. Пока модель будет сохнуть, попробуйте сделать передачу на модель какой-либо установки (точила, мотальной машины), которую пристройте потом к модели подливного колеса.