«Водная энергия для фермы и загородного дома»

ШТАТ НЬЮ-ЙОРК КОМИССИЯ ПО ВОДОСНАБЖЕНИЮ ШТАТА НЬЮ-ЙОРК

Henry H. Persons, President.

Milo M. Acker,

Charles Davis,

John A. Sleicher,

Robert H. Fuller,

COMMISSIONERS

David R. Cooper,

Engineer-Secretary.

Walter McCulloh,

Consulting Engineer.

ЛЬОН-БЛОК, ОЛБАНИ, ШТАТ НЬЮ-ЙОРК

Водная энергия ДЛЯ фермы и загородного дома

АВТОР: ДЭВИД Р. КУПЕР

Инженер-секретарь Комиссии по водоснабжению штата Нью-Йорк

Второе издание

ОБРАБОТАНО ДЛЯ КОМИССИИ ПО ВОДОСНАБЖЕНИЮ ШТАТА НЬЮ-ЙОРК КОМПАНИЕЙ ДЖ. Б. ЛЬОН, ГОСУДАРСТВЕННЫМИ ТИПОГРАФАМИ ОЛБАНИ

ВОДНАЯ ЭНЕРГИЯ ДЛЯ ФЕРМЫ И ЗАГОРОДНОГО ДОМА

АВТОР: ДЭВИД Р. КУПЕР

В ходе общих исследований водных ресурсов штата Комиссия по водоснабжению до сих пор концентрировала свое внимание на возможностях масштабного энергетического строительства и регулирования стока рек и крупных ручьев. Никаких предварительных или общих исследований малых ручьев и речек, а также их энергетического потенциала ранее не проводилось — не потому, что их считали неважными, а потому, что Комиссия полагает: если штат решит принять активное участие в регулировании речного стока и развитии и сохранении гидроэнергетических ресурсов, ему следует начать с крупных объектов, оставив более мелкие возможности для последующего изучения и частного освоения. Тем не менее никакая комплексная система сохранения ресурсов не может рассчитывать на всеобщее одобрение, если она не предусматривает предотвращения потерь — больших или малых, где бы они ни обнаруживались.

Соответственно, Комиссия желает обратить внимание на ценную энергию, которая в настоящее время растрачивается впустую в тысячах малых ручьев и речек во всех районах штата. Многие из этих небольших водотоков открывают возможности для создания малых индивидуальных энергоустановок, достаточных для обеспечения всех потребностей владельца при сравнительно небольших затратах. На многочисленных фермах штата есть ручьи или речки, способные вырабатывать достаточно энергии для электрического освещения всех построек. Другие также могли бы давать достаточно мощности для привода кормодробилки, маслобойки или сепаратора, либо для работы циркулярной пилы, швейной машины или иных механизмов и орудий, требующих для своей работы небольшого количества энергии. Короче говоря, имеется множество малых водотоков, которые ныне с шумом падают через уступы в скотных дворах или на пастбищах и чья растрачиваемая впустую энергия может быть легко преобразована и направлена на полезную работу путем установки небольших и недорогих гидроэлектрических установок. Если бы мощность большего числа таких водотоков была освоена и задействована взамен ручного труда, это позволило бы добиться значительной экономии времени и энергии, а также принести финансовую выгоду.

Современное применение гидроэлектрической энергии. Вакуумные доильные аппараты

После того как произведены первоначальные расходы на установку оборудования, затраты на получение малой гидроэнергии становятся незначительными, поскольку установка требует минимального личного внимания и небольших расходов на расходные материалы и ремонт. Однако, хотя энергию некоторых водотоков можно освоить с поразительно малыми затратами, в других случаях расходы могут оказаться непомерными. В связи с этим следует отметить один факт, который, возможно, осознается не в полной мере: энергия водопада относительно постоянна, ограничена лишь скорость ее доступности. Хотя ручей может мелеть жарким летом и осенью, он почти наверняка снова разольется весной, и этот процесс повторяется из года в год, поскольку источник питания постоянно возобновляется. Но та энергия, которая могла быть получена в 1910 году, но не была освоена, не может быть возвращена ни в 1911 году, ни в какое-либо последующее время. Значительная часть энергии, теряющейся из-за неравномерности речного стока, может быть сохранена путем регулирования стока с помощью создания водохранилищ; однако это иногда требует крупных капиталовложений, и поэтому, вообще говоря, наибольшей отдачи от энергии малого водотока лучше всего добиваться, используя водоток в его естественном течении или, в крайнем случае, после временного задержания воды за недорогими плотинами.

«Светящийся» электрический радиатор

Комиссия по водоснабжению считает необходимым указать жителям штата на возможности малой гидроэнергетики, чтобы они лучше осознали полезность и ценность этого замечательного природного ресурса, а фермеры и жители сельских районов смогли воспользоваться возможностями для сохранения и использования этих ресурсов. Предполагается, что некоторые факты, касающиеся полезности энергии в целом и малой гидроэнергетики в частности, наряду с описанием нескольких типичных действующих малых гидроэлектрических установок и краткими заметками о том, как можно развивать и применять такую энергию, окажутся достаточными, чтобы привлечь к этому вопросу внимание наиболее заинтересованных лиц, послужат хотя бы отправной точкой для наблюдений в этой сравнительно новой области и стимулируют тенденцию к более широкому использованию данного источника энергии. Это приведет к соответствующей экономии значительного объема энергии, получаемой в настоящее время из угля, древесины и других исчерпаемых источников. Соответственно, нижеследующее обсуждение многочисленных и разнообразных вариантов применения энергии на современной ферме, а также описание используемых установок и заметки по развитию малой гидроэнергетики предлагаются в надежде, что они окажутся интересными и полезными для тех, кто избрал сельское хозяйство своим призванием или источником средств к существованию, в особенности помогая им взвесить, стоит ли или нет развивать энергетический потенциал того или иного конкретного водотока. Данные обсуждения и описания не претендуют на роль практического руководства по проектированию силовых установок, а лишь указывают путь к осознанному рассмотрению возможностей путем демонстрации того, что было сделано другими, и изложения нескольких основополагающих принципов, которые надлежит учитывать при принятии решения об освоении малой гидроэнергетики.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ НА ФЕРМЕ

Невозможность найти доставочное количество способных и добросовестных батраков в нынешние дни, когда большинство молодых людей стремятся в густонаселенные центры в поисках заработка, является, пожалуй, самой веской причиной, по которой машины, способные заменить ручной труд, дают решающее преимущество современному фермеру. Их внедрение в качестве элемента постоянного оборудования фермы должно сделать владельца относительно независимым от проблем спроса и предложения на сельскохозяйственную рабочую силу, решение которых выступает важным фактором в определении успеха или неудачи фермера, сбывающего свою продукцию на открытом рынке. К этому условию добавляется похвальная тенденция фермеров жить лучше, ставить домашний быт на более высокую ступень и превращать ведение хозяйства в источник приятного заработка, а не в простое добывание скудных средств к существованию за счет продуктов земли. Эти обстоятельства наряду с существенно улучшившимся качеством освещения и удобствами, которые дает электричество, порождают растущий спрос на надежный и относительно экономичный источник энергии для обеспечения как света, так и механической энергии в крупных имениях и на фермах.

Электрический мотор поднимает тонну сена, гидроэлектрическая энергия

Электрический тостер

То, что электрический свет гораздо чище и удобнее керосиновых ламп, разумеется, должны признать все. Необходимо также признать, что керосиновая лампа любой значительной осветительной мощности обладает и определенными тепловыми свойствами, которые делают ее неприятным спутником теплым летним вечером. Однако, когда дело доходит до рассмотрения чисто финансовых вопросов, среди населения бытует мнение, будто керосиновая подсветка обходится дешевле электрической. Подобного рода утверждения слишком часто остаются без возражений, и слишком многие принимают эту точку зрения, не утруждая себя проверкой.

Сравнить стоимость двух видов освещения — задача сравнительно простая, поскольку мы точно знаем, сколько тока потребляет электрическая лампа с определенной нитью накала и силой света. Такое сравнение часто приводит к выбору электричества в качестве более дешевого источника света. Во многих случаях выбор электричества взамен керосиновых ламп не принесет значительной денежной экономии, но избавит от серьезных неудобств и обеспечит гораздо более качественное освещение. Если определяющим фактором являются затраты, то сравнение не всегда оказывается столь явно в пользу электричества. Важным обстоятельством, которое часто упускают из виду, является то, что при использовании электрического освещения интерьеры жилых комнат не требуют столь частой переклейки обоев или обновления отделки, как при использовании керосинового света.

Швейная машина с электроприводом

Однако удобство и чистота электричества известны и ценятся достаточно хорошо, а вот способы экономичной генерации электрического тока и применения этой формы энергии для получения достаточной отдачи — финансовой и иной, — которая оправдывала бы установку автономной силовой установки для фермы или загородного дома, понятны далеко не всем.

Электрический ток может вырабатываться с помощью динамо-машины, или генератора, работающего в комплекте с силовой установкой любого типа. Все, что требуется динамо-машине для производства электроэнергии, — это мощность какого-либо рода, которая может быть приложена в таком направлении и количестве, чтобы заставить якорь, или «внутренний сердечник», машины вращаться с достаточно высокой и стабильной скоростью. Существуют различные виды генераторов энергии, которые успешно справляются с этой задачей на автономных объектах. За последние несколько лет малые двигатели внутреннего сгорания в сочетании с электрическими аккумуляторами для стационарного применения претерпели столь значительные усовершенствования и упрощения, что стали весьма конкурентоспособными по сравнению с более известными типами силового оборудования как по первоначальной стоимости, так и по надежности в работе. Исключительная простота как двигателей этого типа, так и аккумуляторных батарей наряду с высокой топливной экономичностью данных двигателей, низкой ценой топлива и эффективностью батареи как устройства для накопления энергии и выдачи ее в виде электрического тока по мере необходимости и в требуемом объеме обеспечивают низкие эксплуатационные расходы. Появление не облагаемого налогом спирта в числе доступных видов топлива для двигателей внутреннего сгорания и растущий спрос на топливо этой категории свидетельствуют о том, что со временем он станет серьезным конкурентом керосина и бензина. В настоящее время бензин является наиболее распространенным топливом для двигателей этого типа, а газовые двигатели малой мощности выпускаются сегодня многими фирмами.

Паровая энергия, пожалуй, наиболее понятна среди всех видов энергии. Во многих случаях, особенно когда топливо очень дешево, это лучший выбор для фермера. Паровые силовые установки, равно как и бензиновые, керосиновые и спиртовые установки, требуют постоянного присмотра во время работы и нуждаются в более или менее регулярной подаче топлива. Ветровая энергия также представляет собой источник энергии, который вполне может быть рассмотрен фермером, нуждающимся в небольшом ее количестве.

Пожалуй, наиболее перспективным источником энергии для фермеров штата Нью-Йорк является энергия падающей воды. Такая силовая установка требует сравнительно небольшого личного внимания во время работы и не нуждается в восполнении запасов топлива, за исключением того, что сама Природа предоставляет в виде бегущего ручья. Мало того, что существует множество неосвоенных гидроресурсов, есть также немало других, которые были освоены в прошлые годы, а в последнее время по разным причинам пришли в запустение. Многие старые лесопилки были заброшены после того, как все окрестные холмы были вырублены. Небольшие капиталовложения позволили бы возродить многие такие старые энергетические объекты и заставить их служить полезным целям. Подобная гидроэлектрическая установка часто может служить владельцу или группе потребителей электроэнергии при очень малых первоначальных затратах для каждого отдельного пользователя и при незначительных эксплуатационных расходах.

Следует, однако, иметь в виду, что многое зависит от правильного выбора оптимального источника энергии для каждой конкретной задачи, а тщательное рассмотрение потребностей и условий, в которых должна подаваться энергия, имеет важнейшее значение для обеспечения надежной работы силовой установки. Для любого конкретного случая изготовитель малых водяных колес охотно предоставит смету на гидроэлектрическую установку, в то время как производители паровых и бензиновых двигателей столь же легко предоставят любую информацию на основе данных, предоставленных потенциальным покупателем.

Мороженица с электроприводом

Сфера применения энергии в практических целях на ферме чрезвычайно широка. И хотя электрическое освещение, пожалуй, приходит на ум чаще всего, наибольшую выгоду на крупной ферме или в загородном имении можно извлечь именно из применения электрического тока или энергии для работы энергосберегающих устройств. Кормодробилки, корнерезки, измельчители кормов, веялки, точила, циркулярные пилы, кукурузолущилки, сверлильные станки, силосорезки и погрузчики, машинки для стрижки лошадей, доильные аппараты, зерновые сепараторы, молотилки, сепараторы сливок, маслобойки, пылесосы, мороженицы, тестомесилки, кормосмесители, инкубаторы и многочисленные другие машины и орудия с механическим приводом доступны в наши дни среди энергосберегающих устройств. Количество энергии, необходимое для работы многих из них, невелико. Наличие установки достаточной мощности для работы одного или двух конкретных механизмов часто позволяет использовать эту энергию для самых разных других целей. О масштабах работы, которую способна выполнять установка малой мощности, можно судить по следующим кратким данным о том, что делается на практике:

Сепаратор сливок с электроприводом

Обратите внимание на малый размер мотора

Шесть лошадиных сил приводят в движение зерновой сепаратор и обмолачивают 2500 бушелей овса за десять часов.

Три лошадиные силы обеспечивают всю энергию, необходимую для переработки 6000 фунтов молока в сыр за один день.

Шесть лошадиных сил приводят в действие кормомельницу, измельчающую двадцать бушелей кукурузы в час.

Пять лошадиных сил измельчают от двадцати пяти до сорока бушелей корма или от десяти до двенадцати бушелей кукурузы в початках в час.

Семь лошадиных сил приводят в действие восемнадцатидюймовый сепаратор, жерновую мельницу, дробилку для кукурузы с кочерыжками и кукурузолущилку, перерабатывая от двенадцати до пятнадцати бушелей корма в час и от пяти до восьми бушелей хорошей тонкой муки.

Шесть лошадиных сил вращают тяжелую яблоковыжималку, измельчая и отжимая от 200 до 250 бушелей яблок в час.

Пять лошадиных сил приводят в движение тридцатидюймовую циркулярную пилу, распиливая от пятидесяти до семидесяти пяти кордов дров для печи из твердого дуба за десять часов.

Электрическая глажка

Шесть лошадиных сил распиливают все дрова, которые четыре человека могут уложить в корды.

Двенадцать лошадиных сил приводят в действие пятидесятидюймовую циркулярную пилу, распиливающую 4000 футов дуба или 5000 футов тополя за день.

Десять лошадиных сил приводят в действие шестнадцатидюймовую силосорезку с нагнетателем и поднимают силосную массу в хранилище высотой тридцать футов со скоростью семь тонн в час.

Одна лошадиная сила перекачивает воду из колодца обычной глубины в количестве, достаточном для снабжения обычного фермерского дома и всех построек водой для любых повседневных нужд.

При определении требуемой мощности силовой установки в каждом конкретном случае необходимо учитывать ту нагрузку, которая требует наибольшего количества энергии. Из этого следует, что тогда энергии для меньших потребностей будет с избытком. Рассматривая гидроустановку, следует также иметь в виду, что полную теоретическую мощность водного потока получить невозможно никогда, так как определенная ее часть уходит на трение в водяном колесе и на потери в электрическом генераторе, линиях передачи, электродвигателях и т. д. Вопрос о том, какая доля может быть использована на практике, будет рассмотрен ниже.

Ниже приводятся описания некоторых типичных гидроэлектрических установок, используемых в нашем штате в настоящее время.

ФЕРМЕРСКАЯ ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА В ОКРУГЕ ОНАЙДА

Электрическая конфорка

На окраине деревни Орискани-Фолс в округе Онайда, штат Нью-Йорк, находится ферма площадью около 100 акров, принадлежащая мистеру Э. Бардетту Майнеру. Эта местность в свое время была одним из главных районов выращивания хмеля в штате. Мистер Майнер занимается выращиванием хмеля в течение пятидесяти лет и собрал 10 000 фунтов хмеля с семи акров за прошедший сезон. В последние годы он совмещает смешанное земледелие с молочным животноводством, содержа от двадцати до двадцати пяти коров.

До установки водяного двигателя не последней из утомительных обязанностей по хозяйству было ежедневное наполнение и чистка керосиновых ламп и фонарей; а дрова пилили, сепаратор и маслобойку в молочной приводили в действие вручную. Пять сыновей в немалой степени способствовали быстрому выполнению ежедневных обязанностей. Но мальчики выросли и отправились в большой мир, обретя собственные дела и интересы. На ферме остался жить только старший сын. Другой сын занялся электротехникой, третий выбрал механические специальности, четвертый стал инженером-строителем, а пятый занялся коммерцией.

Электрическая кофеварка

Столкнувшись с внешним миром и великими современными достижениями науки и техники, особенно механического или инженерного характера, сыновья вполне естественно приложили усердие к тому, чтобы придумать способ облегчить ежедневный труд оставшихся дома.

Через ферму протекает ручей Орискани, который журчит по своему галечному дну в русле шириной от двадцати до тридцати футов. Сыновья сказали отцу: «Почему бы не обуздать ручей и не заставить его выполнять часть работы?» На ферме не было крутого падения ручья, но сыновья предложили сконцентрировать по крайней мере часть напора путем строительства плотины. Сделать это они намеревались в первую очередь для того, чтобы выработать достаточно энергии для электрического освещения жилого дома и хозяйственных построек, а также распиливать дрова и избавить семью от некоторых других утомительных фермерских забот.

Старший Майнер поначалу не разделял этого энтузиазма, но в конце концов был убежден сыновьями, которые выполнили изыскания и проекты гидроэлектрической установки, и в октябре 1905 года при помощи трех своих сыновей и двух поденщиков приступил к возведению плотины через ручей. Это должно было быть необычное сооружение. Ручей, хотя и мирный в большинстве случаев, имел обыкновение, хорошо известное мистеру Майнеру, выходить из берегов каждую весну и проноситься по ферме бурным потоком. Поэтому плотину построили таким образом, чтобы, поднимая воду на определенную высоту в периоды обычного стока, она не вызывала заметного подъема уровня паводковых вод по сравнению с периодом до ее постройки. Соответственно, ее спроектировали так, чтобы в период паводков часть плотины можно было опускать для беспрепятственного пропуска разбухшего потока.

Плотина Э. Б. Майнера, Орискани-Фолс, шт. Нью-Йорк

Главная плотина слева; паводковый водослив справа

Ложе ручья в выбранном для плотины месте состоит из плотно утрамбованного гравия. Укладывать лежбища на таком основании сочли нецелесообразным, поэтому поперек русла ручья выкопали канаву глубиной около двух футов и шириной полтора фута и заполнили ее бетоном. К нему надежно приболтили тяжелый брус, образовавший верхний порог для надстройки. Низовую сторону опирали на порог из массивного бруса, концы которого были заделаны в бетонные стены, или устои, по краям плотины, а средняя часть поддерживалась стойками с шагом в шесть футов, опиравшимися в свою очередь на крупные блоки бетона, уложенные в русле ручья. Этот низовой порог располагался примерно на два с половиной фута выше верхового. Горизонтальный настил из двойной доски, простирающийся на двенадцать футов вниз по течению от верхового порога и поддерживаемый бетонными фундаментами под низовым порогом, образовал водобой для падающей воды. Это предотвращает размыв под плотиной. Затем на двух породах закрепили двойной слой массивного бруса, образовавший наклонную верховую грань плотины. На верхнем крае этой дощатой обшивки, по гребню плотины, установлены щиты водослива высотой в один фут, простирающиеся на всю длину плотины (тридцать шесть футов), но разделенные на шесть секций по шесть футов каждая. Каждая из этих секций шарнирно закреплена нижним краем к гребню плотины, в то время как верхний край удерживается от опрокидывания цепями, прикрепленными к чугунным проушинам примерно посередине обшивки. Цепь удерживается в этих проушинах штифтами, которые соединены тягой и цепью с кабестаном, или шпилем, расположенным на одном из концов плотины, и устроены так, что при вращении шпиля штифты последовательно вытягиваются, опуская щиты водослива по одному за раз. Идея этого устройства заключается в том, что при подъеме паводка кабестан можно вращать с помощью тяжелой рычажной рукоятки, наматывая цепь и оттягивая щиты водослива вниз по одному, чтобы освободить больше пространства для пропуска паводка и не допустить чрезмерного подъема воды выше плотины. Такая конструкция несколько раз спасала электростанцию мистера Майнера от разрушения.

Фермерская электростанция на ручье Орискани

Плотина на заднем плане слева; отводящий канал на переднем плане справа

Наклонная плоскость плотины принимает на себя непосредственное давление воды и передает его на пороговые брусья, которые в свою очередь передают его на бетонный фундамент. Причина наклона верховой грани плотины заключается в том, что давление воды всегда нормально, или перпендикулярно, к поверхности, на которую оно давит; следовательно, если грань плотины наклонена, давление направлено вниз, а не наружу, как было бы в случае вертикальной стены. Это обеспечивает большую устойчивость плотины за счет снижения тенденции к опрокидыванию. При таком типе плотины чем выше поднимается вода у нее или над ней, тем ближе к вертикали линия давления, и плотина прижимается к основанию, а не стремится опрокинуться. Отсюда следует, что чем положе грань плотины, тем она устойчивее. Плотина мистера Майнера поднимала воду примерно на четыре фута.

Но несмотря на принятые меры против паводков, мистер Майнер не хотел зависеть от необходимости опускать плотину при каждом половодье, поэтому он предусмотрел дополнительный постоянный водослив. Он представляет собой простую бетонную преграду, или стену, примыкающую к одному из концов плотины. В плане она построена под углом к самой плотине и простирается вниз по течению вдоль естественного берега. Ее гребень сделали на несколько дюймов выше главной плотины, так что в период обычного стока вся избыточная вода проходит через главную плотину, но как только ручей поднимается над главной плотиной на несколько дюймов, вода начинает переливаться через этот дополнительный водослив. Имея длину около сорока футов, он пропускает значительный объем воды, даже когда ее слой при переливе составляет всего несколько дюймов.

Этот водослив усилен на низовом конце бетонным устоем, представляющим собой массивный бетонный блок, возвышающийся над верхом водослива. Аналогичный устой примыкает к верховому концу, а также служит опорой для одного из концов главной плотины. Другой конец главной плотины упирается в противоположный берег ручья, защищен от размыва и усилен аналогичным бетонным устоем.

Небольшое здание электростанции сочли целесообразным разместить в стороне от главного русла водотока, поэтому была сооружена земляная дамба длиной около шести футов, отходящая от низового конца паводкового водослива. Эта насыпь, или дамба, изогнута таким образом, чтобы отводить воду за ней через понижение рельефа на безопасное расстояние от главного русла. За этой насыпью пришлось выполнить земляные работы, чтобы получить канал достаточной глубины, исключающий промерзание воды до дна и обеспечивающий спокойный подвод воды к электростанции. Такое отведение воды в сторону от основного русла предотвращает скопление мусора и наносов, которые мешают нормальной работе водяного колеса. Образовавшийся пруд называется «напорным бассейном» и отличается очень спокойной водой. Скорость протекающей через него воды столь мала, что она не способна переносить значительное количество мусора.

У низового конца напорного бассейна отводящая насыпь приближается к крутому берегу. В этом месте мистер Майнер построил небольшое здание электростанции. Под зданием станции находится колесная камера, представляющая собой коробчатый отсек с одной открытой в сторону напорного бассейна стенкой. Этот проем закрыт крупной решеткой для предотвращения попадания листьев и другого мусора в турбину, но вода проходит через него свободно. В колесной камере установили водяное колесо турбинного типа. Оно вращается на вертикальном валу или оси, которая удерживается подшипниками в металлическом кожухе, окружающем турбину и опирающемся на днище коробчатого отсека. Кожух турбины снизу открыт для беспрепятственного выхода воды после прохождения через рабочее колесо. Конструкция турбин такова, что давление воды на изогнутые лопасти заставляет колесо вращаться подобно тому, как давление ветра заставляет вращаться ветряное колесо. Вода должна свободно выходить из отверстия в нижней части кожуха и камеры турбины, и для этого был выкопан отводящий канал, называемый «оводненным каналом», чтобы возвращать воду обратно в ручей. Природные условия здесь благоприятствовали строительству, и отводной канал, впадающий в главное русло примерно в 100 футах ниже электростанции, был сооружен без особого труда. В точке впадения отводящего канала в ручей отметка дна на два фута ниже уровня электростанции, поэтому вероятность подпора воды из ручья в отводящий канал невелика. Во время паводков наблюдается определенный подпор воды, но повышенный уровень воды в напорном бассейне в такие периоды частично компенсирует его.

Интерьер электростанции Э. Б. Майнера

Вертикальный вал турбины проходит сквозь пол около одного из концов здания станции и возвышается над ним примерно на два фута; там он опирается на шарикоподшипники, позволяющие ему вращаться с минимальным трением.

На другом конце здания электростанции, имеющего в плане размеры двенадцать на шестнадцать футов и высоту до карниза семь футов, был установлен электрический генератор, или динамо-машина, расчетной мощностью 12½ киловатт, что эквивалентно примерно 17 лошадиным силам. Эта машина рассчитана на работу при скорости около 1100 оборотов в минуту. Водяное колесо при напоре около шести футов не могло вращаться с такой высокой скоростью. Поэтому соединить вал генератора напрямую с валом турбины оказалось нецелесообразно, и возникла необходимость повысить число оборотов путем соединения двух валов ременной передачей с использованием шкивов разного диаметра. Крупный деревянный шкив диаметром семьдесят шесть дюймов заклинен на конце вала турбины. Гораздо меньший шкив диаметром около восьми дюймов установлен на ведущем валу генератора. Кожаный ремень соединяет их оба, и поскольку вал турбины расположен вертикально, а вал генератора горизонтально, ремень необходимо пропустить через промежуточный шкив, или «натяжной ролик». Этот натяжной ролик установлен так, что его ось наклонена как к горизонтали, так и к вертикали, благодаря чему переход ремня из горизонтального положения в вертикальное происходит плавно. Поскольку ведущий шкив на валу генератора значительно меньше шкива на валу турбины, на каждый оборот вала турбины приходится около девяти оборотов вала генератора.

Количество вырабатываемой этим оборудованием энергии в значительном мере зависит от расхода воды. Ручей Орискани в этом месте имеет площадь водосборного бассейна около четырнадцати квадратных миль, а расход воды, необходимый для работы турбины на полную мощность, составляет примерно 2900 кубических футов в минуту. Этот объем воды доступен большую часть года, однако он недоступен в самые засушливые сезоны, когда сток уменьшается примерно до 600 кубических футов в минуту. КПД водяного колеса составляет, по-видимому, около восьмидесяти процентов, то есть оно выдает примерно восемьдесят процентов теоретической энергии падающей воды. Остальное теряется на трение в колесной камере на входе в турбину и на скорость, сохраняющуюся в воде после ее выхода из колеса. Около пяти процентов энергии, вырабатываемой на валу турбины, теряется на трение ремней, поэтому при номинальной нагрузке на вал генератора поступает примерно семьдесят шесть процентов теоретической энергии воды.

Мистер Майнер понимал, что будут моменты, когда ему не потребуется вся вырабатываемая энергия или ее часть. В то же время пруд, образованный плотиной, был недостаточно велик для хранения сколько-нибудь значительного запаса воды, а у него имелось все необходимое на данный момент количество энергии, поэтому устанавливать аккумуляторные батареи для накопления электричества посчитали излишним. С другой стороны, он не хотел быть вынужденным включать и выключать воду через короткие промежутки времени, как это пришлось бы делать при отсутствии какой-либо вспомогательной регулирующей аппаратуры. Поэтому было решено обеспечить непрерывную работу установки и предусмотреть способ потребления электрического тока, когда он не используется. В здании электростанции на раме смонтировали блок резисторов, соединенный с генератором. Когда потребность в электрическом токе падает ниже мощности генератора, небольшое электрическое устройство автоматически подключает к цепи один или несколько резисторов, и избыточный ток преобразуется в тепло за счет сопротивления спиралей. Благодаря такому решению планировалось запустить установку в непрерывном режиме, чтобы в любой момент, когда потребуется электроток, его можно было получить простым щелчком выключателя в доме или хозяйственных постройках.

Силовая установка, включая плотину и все описанные элементы, была полностью построена и пущена в эксплуатацию до Рождества того года, в котором началось строительство.

Мы увидели, как мистер Майнер обуздал водную энергию и преобразовал ее в электричество. Остается посмотреть, как он доставляет ее к дому и на ферму и как использует ее на месте.

Электростанция расположена примерно в 1700 футах от дома, где электроток требовался больше всего. Это потребовало прокладки линии электропередачи. Для этой цели двойную линию из неизолированного алюминиевого провода натянули на ряде столбов высотой около двадцати футов и на расстоянии примерно ста футов друг от друга. Столбы снабжены обычными траверсами наверху, на которых установлены изоляторы с несущими проводами. При выходе линии электропередачи из здания станции она пересекает дорогу и идет по абсолютно прямой линии к дому. Над дорогой в целях безопасности использовали изолированные провода, но на остальном протяжении применяли неизолированный алюминиевый провод ввиду его дешевизны.

Все постройки сгруппированы вместе, и от линии электропередачи к каждой точке потребления тока отходит ответвление. Все провода внутри любого из зданий или вблизи деревянных конструкций покрыты изоляцией, а в местах скрытой проводки дополнительно защищены путем укладки в витые металлические трубки.

Первым практическим применением этой гидроэлектрической энергии стало освещение. Дом освещался электрическими лампами, равно как сарай и другие строения — в общей сложности на ферме Майнера со временем стало использоваться около семидесяти ламп накаливания на 16 свечей. Даже свинаррник имеет свое электрическое освещение, и в постройках фермы больше не нужно шарить в темноте.

Токарный станок в мастерской Э. Б. Майнера

Но в ручье было больше энергии, чем требовалось для работы электрического освещения. В дело пустили циркулярную пилу с ременным приводом от электродвигателя, и запас дров на зиму был заготовлен за малую долю времени, которое требовалось прежде. Тот же электродвигатель используется для привода токарного и сверлильного станков в механической мастерской, которую сыновья Майнера построили и укомплектовали. Этот электродвигатель соединен ремнем с промежуточным валом, от которого можно приводить в движение дополнительные металлорежущие станки. Один из сыновей Майнера превратил эту мастерскую в источник удовольствия и дохода. Помимо значительного объема экспериментальных механических работ, он выполняет все ремонтные работы для фермы и немалый объем механических работ для соседних трикотажных фабрик, а также общий ремонт автомобилей — и все это стало возможным благодаря обузданию ручья.

Другой электродвигатель мощностью в две лошадиные силы, работающий на электрическом токе, соединен ремнем с вакуумным насосом, соединенным с дюймовой трубкой, которая проложена в дом и в коровник. В доме есть два крана, по одному на каждом этаже, к которым можно подсоединять шланг пылесоса, и ручей Орискани делает все остальное: полы убираются самым современным, гигиеничным и тщательным образом. В коровнике труба от вакуумного насоса проходит над стойлами для коров с кранами у каждого второго стойла. К ним подсоединяются шланги доильных аппаратов, и ручей доит двадцать или двадцать пять коров дважды в день.

Сверлильный станок в мастерской Э. Б. Майнера

Обратите внимание на электродвигатель на заднем плане с ременным приводом на промежуточный вал возле потолка

В молочной находится электродвигатель мощностью в пол-лошадиной силы, который можно соединять ремнем с сепаратором или маслобойкой, а в жаркие летние дни к нему нередко подключают мороженицу. Хитроумное поплавковое устройство в сепараторе отключает подачу энергии, когда все сливки отделены от молока, и опрокидывает банку с чистой водой в тяжелый вращающийся барабан сепаратора, который сохраняет достаточно инерции, чтобы тщательно промыть себя до полной остановки.

С течением времени последовали и другие варианты применения энергии, и по очереди большинство ручных рукояток на ферме Майнера отправилось на металлолом; даже точило приводится в движение длинным узким ремнем, идущим от маленького моторчика в молочной через дверь наружу к примыкающему помещению.

В доме Майнера имеется пять электрообогревателей, которые, по словам мистера Майнера, поднимают температуру до 75 градусов при нуле за окном. С тех пор как установили эти обогреватели, пила для дров используется не так часто. В доме также есть электрические вентиляторы, создающие ветерок в жаркие дни. Электрический вытяжной вентилятор на чердаке гарантирует хорошую вентиляцию в любое время. На кухне Майнеры готовят еду для семьи из пяти — десяти человек на электроплите и гладят белье утюгом, подключенным шнуром к обычному патрону электролампы. Маленький электромотор приводит в действие миксер для яиц и взбиватель сливок; другой моторчик вращает швейную машину.

Молочная фермы Э. Б. Майнера

На заднем плане видны вакуумные доильные аппараты, а на переднем — небольшой электродвигатель, приводящий в действие сепаратор сливок и маслобойку

Маленький электродвигатель в молочной также приводит в движение поршневой насос простого действия, который закачивает воду в оцинкованный железный бак на чердаке дома, откуда вода самотеком подается по трубам в ванную комнату и на кухню. Электрический водонагреватель на кухне нагревает воду для ванны и хозяйственных нужд.

Электрическая кухонная плита в доме Э. Б. Майнера

Неисчерпаемая энергия ручья находит и другое разнообразное применение — например, заполнение силосной башни, причем сама силовая установка практически не требует внимания. Самосмазывающиеся устройства на водяном колесе и генераторе, а также использование резисторов для поглощения излишков электроэнергии сводят к минимуму необходимость обслуживания — требуется лишь заполнять масленки раз в несколько недель. В работе не возникало практически никаких проблем, а единственные перебои до сих пор были связаны с образованием донного льда в напорном бассейне, что создает небольшие хлопоты в крайне холодные дни. Турбина работает непрерывно — день и ночь, летом и зимой, — и электрический свет или ток всегда доступны по нажатию кнопки или переключению тумблера.

Что касается стоимости своей установки, мистер Майнер цифр не назвал. Его девиз, судя по всему, — «Не как дешевле, а как лучше», и он заявляет, что потребовалось бы в несколько раз больше затрат, чтобы заставить его отказаться от гидроэлектрической установки. Инженеры оценивают стоимость воспроизводства его установки, включая плотину, здание станции, турбину, генератор и линию электропередачи, примерно в 1800 долларов.

ЭНЕРГОУСТАНОВКА ЗАГОРОДНОГО ДОМА, СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ЗАЛИВ, ОЗЕРО ДЖОРДЖ

Среди привлекательных загородных домов на берегу озера Джордж выделяется имение мистера Стивена Лойнса из Бруклина, расположенное в верхней части Северо-западного залива, примерно в четырех милях выше Болтон-Лендинга. На его участке находилось небольшое озеро под названием пруд Винг площадью около семи акров, расположенное на высоте примерно 180 футов над уровнем озера Джордж. Стоком служил небольшой ручей, который протекает по территории мистера Лойнса и впадает в Северо-западный залив.

Летом 1902 года мистер Лойнс построил плотину через исток пруда Винг, подняв его уровень примерно на два фута. От плотины вниз по склону холма и вдоль ручья он проложил трубопровод из оцинкованного железа. На небольшом участке он имел диаметр четыре дюйма, затем сужался до трех дюймов и наконец до двух дюймов, составляя в общей сложности около 1200 футов в длину при перепаде высот около 110 футов. Двадцатичетырехдюймовое активное водяное колесо установили в небольшой электростанции, к которой был подведен трубопровод. Водяное колесо развивало мощность около трех лошадиных сил и соединялось ремнем с электрогенератором.

Плотина в истоке пруда Винг

Выяснилось, что этой энергии недостаточно для удовлетворения потребностей мистера Лойнса в то время. Он хотел задействовать тридцать пять углеродных ламп накаливания на 16 свечей и заряжать батарею из 40 элементов для электрокатера.

Соответственно, осенью 1908 года мистер Лойнс поднял плотину еще на два фута и проложил шестидюймовый спирально-шовный стальной трубопровод от плотины вниз по оврагу по поверхности земли на протяжении примерно 1600 футов до точки на небольшом расстоянии от места впадения ручья в озеро Джордж. В этом месте он построил небольшое здание электростанции и установил двадцатичетырехдюймовое активное водяное колесо. Это колесо работает при напоре 165 футов и соединено напрямую валом с генератором на шесть с половиной киловатт, работающим при 500 оборотах в минуту. Этот генератор питает домашнюю батарею из 60 элементов (45 ламп), батарею из 84 элементов для 35-футового каютного катера, батарею из 48 элементов для 20-футового открытого катера и батарею из 40 элементов для электрического родстера, и все они используются довольно интенсивно примерно с 1 июня по 1 ноября каждого года.

Линия электропередачи, Северо-западный залив, озеро Джордж

Поскольку эта новая установка заменила старую и оказалась полностью пригодной для нужд загородного имения мистера Лойнса, старую установку переоборудовали так, чтобы ее можно было использовать для распиловки дров для снабжения домика управляющего и других построек в зимний период. На стене старого здания электростанции — постройки размером в плане 7 на 10 футов и высотой около 8 футов — установили промежуточный вал. На этом валу имеются три промежуточных шкива, с помощью которых скорость водяного колеса можно удвоить или утроить. Для распиловки дров кожаный ремень надевают на один из шкивов промежуточного вала и проводят через небольшое отверстие в стене электростанции к ведущему шкиву циркулярной пилы, которая установлена на небольшом крыльце у одного из торцов здания станции.

Управляющий мистера Лойнса сообщил, что при непрерывной работе пилы в течение восьми часов можно заготовить двенадцать кордов дров, что, по его расчетам, достаточно для снабжения его коттеджа и других нуждающихся в древесине построек на всю зиму. Это наглядно иллюстрирует огромный объем работы, которую небольшая силовая установка способна выполнить за короткое время.

В дополнение к освещению своего дома и построек за счет энергии, вырабатываемой на новой электростанции, мистер Лойнс нашел довольно необычное применение энергии в своем загородном имении. Он является увлеченным исследователем астрономии и построил небольшую, но богато укомплектованную обсерваторию на склоне холма выше коттеджа. Обсерватория устроена так, что крышу можно полностью снять со здания на опору в задней части обсерватории. Крыша установлена на колесах, и мистер Лойнс использует электроэнергию для перемещения крыши, когда хочет проводить астрономические наблюдения в телескоп. Это достигается с помощью небольшого мотора мощностью 1½ лошадиные силы, работающего при 1275 оборотах в минуту и соединенного ремнем с промежуточным валом, который через червячную передачу и цепной привод связан с кареткой, поддерживающей крышу. Таким образом, крышу можно сместить на нужное расстояние за две-три минуты простым включением выключателя внутри здания обсерватории.

Электростанция Стивена Лойнса, Северо-западный залив, озеро Джордж

Слева — 4-дюймовая водяная труба; справа — подключение линии электропередачи

Новая электростанция мистера Лойнса представляет собой каменное здание из необработанного бутового камня, сложенное очень искусно и привлекательно. Здание имеет размеры в плане 9½ на 15½ футов и высоту до карниза около 9 футов. У него бетонный фундамент, а пол выполнен из первоклассного бетона. Бетонный фундамент размером примерно 3 на 5 футов служит надежной опорой для гидравлического двигателя и генератора. Этот фундамент выступает на 6 дюймов выше уровня бетонного пола. На одном конце фундамента установлено водяное колесо, причем под гидравлическим двигателем через бетонное основание проходит проем размером примерно 8 на 18 футов для отвода воды после прохождения через турбину. Подводящая труба водяного колеса входит в стену здания на уровне примерно на один фут выше пола. Сразу внутри трубы диаметр уменьшается примерно до 2½ дюймов, и она оснащена запорным вентилем для включения или отключения воды. Насадка водяного колеса также оборудована регулировочным устройством, позволяющим изменять размер струи, выходящей из сопла, для получения различных оборотов или максимального КПД водяного колеса. Необходимые для достижения желаемой скорости настройки оператор определяет экспериментальным путем.

ФЕРМЕРСКАЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКА В ОКРУГЕ СКОХАРИ

У въезда на подъездную аллею к фермерскому дому Джареда Ван Вагенена-младшего в Лоуренсвилле, округ Скохари, штат Нью-Йорк, стоят два крупных каменных столба ворот. На замковом камне одного из этих столбов высечено: «Земледелие — древнейшее занятие», а на другом: «Земледелие — величайшая наука». В соответствии с последним утверждением мистер Ван Вагенен ведет свое хозяйство так, что его считают одним из самых научно грамотных и передовых аграриев в штате. Он принимает активное участие в таких мероприятиях, как фермерские собрания, и считается авторитетом в области сельскохозяйственной науки. Его ферма и постройки оборудованы самыми современными удобствами и энергосберегающими устройствами.

Через ферму протекает небольшой ручей, который впадает в Коблскилл. Этот ручей настолько мал, что летом его легко перешагнуть. Примерно в полумиле от фермерского дома находится старая плотина мельницы, образующая пруд площадью более акра. Плотина была построена давным-давно, когда небольшие лесопилки усеивали ту часть штата. После того как лесной массив был практически полностью вырублен, эта мельница, как и сотни других, была давно заброшена. У мистера Ван Вагенена возникла идея обуздать ее пропадающую даром энергию и заставить ее выполнять часть работы по ферме. Рассказ о том, как он это осуществил, лучше всего привести его собственными словами:

«Около восьми лет назад я начал рассчитывать, как подвести эту энергию к дому, где она могла бы выполнять небольшую работу. Сначала я думал передать её туда с помощью ременных передач, но расчеты показали, что трение поглотит все имеющиеся пять лошадиных сил. Электрическая энергия, легко передаваемая с минимальными потерями, была единственным решением. Я беседовал со многими людьми, разбирающимися в электричестве и его инженерных особенностях, и большинство из них высмеяли идею столь маломощной установки. Если бы я захотел построить предприятие стоимостью в миллион долларов, нашлись бы целые библиотеки советов; но небольшая установка, работающая полностью автономно и управляемая с помощью провода длиной семьсот футов, очевидно, была в новинку. После долгих размышлений и проб и ошибок были составлены планы и начата работа.

«Поскольку ручей очень мал, приходилось соблюдать самую строгую экономию воды, поэтому я установил девятидюймовую вертикальную турбину в вертикальном деревянном кожухе, изготовив кожух самостоятельно, там, где она могла получить наибольшую пользу от пятнадцатифутового напора. Эту турбину, развивающую мощность около пяти лошадиных сил, я соединил ременной передачей с трехкиловаттным (или четырехмощным в лошадиных силах) генератором постоянного тока на 125 вольт, который легко мог обеспечить работу семидесяти пяти ламп накаливания с металлической нитью. Затем я установил регулятор водяного колеса для обеспечения стабильного потока электроэнергии. Потребовалось около семи тысяч четырехсот футов погодозащищенного медного провода, натянутого на деревянные столбы, срубленные на ферме, чтобы передать электричество к моему дому, хозяйственным постройкам и к дому соседа. Поскольку от дома до электростанции более полумили, ездить туда каждый вечер и утро для остановки и пуска оборудования немыслимо. Разумеется, в сырой сезон можно позволить этой установке работать день и ночь, но в засушливые периоды лучше сберегать воду, когда энергия не нужна. Сосед, живущий примерно в семистах футах от электростанции, любезно пускает и останавливает оборудование с помощью провода, выведенного к окну его спальни. Этот провод управляет клапаном и противовесом. В пять часов утра он тянет за провод, и загорается свет, а в определенный час ночи он отпускает провод, и свет гаснет. В качестве платы за эту услугу я освещаю его дом и амбары бесплатно.

«Наши расходы на обслуживание очень малы, практически ничтожны. Я думаю, что наше водяное колесо работает всё лучше с каждым годом. Угольные щетки для генератора служат долго, а затраты на масло весьма незначительны. Каждый год я усовершенствую установку и очень скоро рассчитываю установить стиральную машину с электроприводом и отжимным устройством для подготовки белья к глажке электрическим утюгом, а также обзавестись системой для вакуумной уборки в доме.

«Хотя стоимость нашей установки я оцениваю примерно в 500 долларов, она была смонтирована при соблюдении строжайшей экономии во всех отношениях и главным образом моими собственными руками. Плотина уже была построена и нуждалась лишь в незначительном ремонте. Управление затвором — моя собственная разработка, и, хотя расходы на него ничтожны, потребовалось немало размышлений, чтобы заставить его работать правильно. Большую часть проводки в доме я выполнил сам, используя скрытую проводку на роликах и в трубках для жилых комнат дома; кабельные каналы и открытую проводку — для остальных комнат и амбаров. Этот материал обошелся мне примерно в 40 долларов. Разумеется, я ни в коем случае не учитываю собственный труд, так как вся работа выполнялась в свободное время».

Эта небольшая гидросиловая установка, использующая уже построенную плотину, обошлась мистеру Ван Вагенену примерно в 500 долларов следующим образом:

Dynamo, 3 k.w. (second-hand) $ 50

Waterwheel, 4 h.p. (naked wheel) 55

Governor (new) 75

Wire (7400 feet) 210

Labor (installing waterwheel) 40

Fixtures (lamps and the like) 38

One small motor, 2 h.p. (new) 50

Total $518

Установка обеспечивает достаточную мощность для электрического освещения фермерского дома и всех построек, а также дома соседа, который включает и выключает воду. На молочной ферме небольшой электродвигатель мощностью около 3 лошадиных сил, приводимый в действие электрическим током, вращает сепаратор, а также обеспечивает энергией точильный стан, корморезки, сенокосилку и веялку; в дополнение к этому энергия используется для доения коров, измельчения силоса и выполнения многочисленных других работ по хозяйству. Мистер Ван Вагенен заявляет, что его водяной двигатель выполняет работу, эквивалентную труду наемного работника круглый год, и избавляет от многочисленных хлопот и тяжелых обязанностей по хозяйству.

Устройство, которое мистер Ван Вагенен сконструировал для пуска и остановки подачи воды на своей установке, уникально и интересно. Оно представляет собой треугольный рычаг рамочной конструкции шириной около двух футов и высотой семь футов, шарнирно закрепленный в одном из нижних углов. Другой нижний угол соединен со скользящим затвором, который перекрывает питающую трубу водяного колеса. Наверху закреплены два провода: один из них идет к дому любезного соседа мистера Ван Вагенена, а второй перекинут через блок и имеет прикрепленный противовес. Когда нужно включить воду, сосед тянет за провод, и затвор поднимается за счет рычажного действия рамы; когда воду нужно перекрыть, он отпускает провод, и противовес возвращает рычаг в исходное положение, позволяя затвору снова опуститься на место.

Стиральная машина с электроприводом

ДРУГИЕ МАЛЫЕ ГИДРОСИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ

Мистер Джон Т. Макдональд, у которого есть ферма примерно в пяти милях от Дели, округ Делавер, штат Нью-Йорк, около десяти лет назад начал с успехом использовать гидросиловую установку на небольшом ручье на своей ферме. Он освещает свой дом и постройки, приводит в движение пилы, дробилки и различные машины в небольшой мастерской в дождливые дни и зимой. Его плотина была сделана из камня и земли с близлежащих полей и стоила очень дешево. Она образует пруд, площадь которого при полном заполнении составляет около четырех с половиной акров земли. Пруд отлично зарыблен форелью и другой рыбой, и каждую зиму мистер Макдональд заготавливает на нем около 500 тонн льда. Мистер Макдональд включает воду на плотине с помощью электрического выключателя в доме и точно так же регулирует напряжение. Из пруда вода по оводненному каналу длиной около 900 футов подводится к одной из хозяйственных построек, где установлены водяные колеса. Напор, или падение, в этом месте составляет около 15 футов, и здесь имеются три водяных колеса турбинного типа: одно развивает мощность 25 лошадиных сил, другое — 6 лошадиных сил и третье — около 3 лошадиных сил. Большое колесо используется для привода лесопилки и кормодробилки. Колесо мощностью 6 лошадиных сил приводит в движение электрогенератор (динамо-машину), который обеспечивает электрическое освещение, а также электроэнергию для питания небольших электродвигателей на ферме. Колесо мощностью 3 лошадиные силы приводит в действие небольшие пилы, станки и т. д. в мастерской мистера Макдональда.

В нескольких милях к востоку от фермы мистера Ван Вагенена в округе Скохари находится еще одна небольшая гидросиловая установка, принадлежащая мистеру Франку Каспару. Он установил два водяных колеса на небольшом ручье и использует их энергию для привода оборудования на фабрике столов и мебели. У него есть еще одно небольшое водяное колесо турбинного типа, приводящее в движение маленькую динамо-машину, которая вырабатывает электричество для освещения. Мистер Каспар освещает здания своей фабрики, свой дом, соседнюю церковь и главную улицу в деревне с помощью электричества от этой маленькой динамо-машины. Изобретательное устройство его собственного изобретения позволяет запускать и останавливать установку прямо из дома простым натяжением провода, который приводит в действие клапан на небольшой водяной трубе; из этой трубы вода под давлением поступает в гидравлический цилиндр. Это заставляет поршень цилиндра подниматься, а поскольку поршень напрямую соединен с затвором на входе водяной трубы, вода начинает поступать в водяное колесо. Когда требуется остановить установку, натяжение сопряженного провода вызывает обратное действие, и подача энергии прекращается.

Гидросиловая установка на ферме Джона Т. Макдональда, округ Делавер, шт. Нью-Йорк

Рядом с деревней Берлин в восточной части округа Ренсселер, штат Нью-Йорк, находится небольшая гидросиловая установка, принадлежащая мистеру Артуру Кауи. Источником энергии для него служит небольшой форелевый ручей, протекающий по территории фермы. Мистер Кауи является крупным производителем элитных луковиц гладиолусов. Его основная силовая установка, состоящая из 36-дюймового активного водяного колеса, работающего под давлением, обусловленным падением высоты примерно на 210 футов, используется главным образом для работы циркулярной пилы и другого оборудования, связанного с лесопилкой. Вода отводится из естественного русла ручья на значительном расстоянии от места установки водяного колеса и транспортируется по искусственному каналу шириной около четырех футов и глубиной три фута вдоль склона холма, где она впадает в неглубокий бассейн, выкопанный мистер Кауи в подходящем месте. С помощью этого бассейна, или искусственного пруда, практически весь сток ручья можно аккумулировать в течение ночи и использовать для работы водяного колеса днем. Таким образом реализуется полный энергетический потенциал ручья. От пруда вниз по склону холма к водяному колесу ведет десятидюймовый чугунный напорный трубопровод длиной около 1680 футов. Этот трубопровод был проложен под землей на глубине от трех до четырех футов во избежание замерзания зимой. Мистер Кауи оценивает общую стоимость установки, включая отводящую плотину и канал, пруд, напорный трубопровод, водяное колесо, циркулярную пилу и вспомогательное оборудование, примерно в 7000 долларов. Он заявляет, что с помощью этой энергии может распиливать около 4000 футов пиломатериалов в день.

В дополнение к этой установке мистер Кауи также имеет небольшое активное водяное колесо в своем хранилище для луковиц. Это колесо приводится в движение водой, поступающей из системы местного водопроводного предприятия. Оно напрямую соединено с небольшим электрогенератором, который вырабатывает достаточное количество электроэнергии для 157 угольных ламп накаливания на шестнадцать свечей, установленных по всему хранилищу луковиц. Генератор не вырабатывает достаточно электрического тока для одновременной работы всех этих ламп, но он способен обеспечить одновременную работу сорока пяти или пятидесяти светильников, чего вполне достаточно для удовлетворения потребностей.

Мистер Д. Ф. Пейн из Уодхамса, округ Эссекс, штат Нью-Йорк, владеет плотиной у истока пруда Линкольн. Урез воды при полном пруде находится примерно на двенадцать футов выше нормального и разливается по обширному участку низких болотистых земель. Образовавшийся таким образом пруд имеет длину около трех миль и ширину от одной четверти до трех четвертей мили. Вода отводится от плотины к напорному трубопроводу на расстояние около полутора миль, обеспечивая падение в 320 футов. В этом месте мистер Пейн построил электростанцию, где вырабатывает электричество, которое передает в Майнвилл для использования на рудниках. Эта энергия передается на расстояние около восьми миль.