ЭСБЕ/Тюрбина

Тюрбина
Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
Brockhaus Lexikon.jpg Словник: Трумп — Углеродистый кальций. Источник: т. XXXIV (1901): Трумп — Углеродистый кальций, с. 328—333 ( скан )
 Википроекты: Wikipedia-logo.png Википедия


Тюрбина — гидравлический приемник силы в виде колеса с кривыми лопатками, на которое вода действует постепенной отдачей живой силы. Воду, вытекающую из направляющего неподвижного аппарата, заставляют протекать по изогнутым лопаткам вращающегося колеса, которое составляет главную часть Т., принимающую и передающую работу. Отсутствием относительного покоя воды при прохождении ее в приемнике Т. отличается от обыкновенных вододействующих колес; напр. верхнебойного и заднебойного, в которых вода действует своим весом, и нижнебойного, где работа передается ударом. Из направляющего аппарата Т. вода вытекает с значительной частью скорости, соответствующей напору. Лопатками колеса вода понуждается непрерывно изменять направление своего движения; при этом она производит на них давление и после протока по каналам, образуемым лопатками в подвижном колесе, вытекает из него с некоторой уменьшенной скоростью в нижний бассейн. Скорость истечения сравнительно со скоростью, соответствующей всему напору, тем меньше, чем больше работы взято у воды. В активных Т. вода из направляющего аппарата вступает в подвижное колесо с полной возможной для данного напора скоростью, так что на Т. действует только живая сила этой воды. В реактивных Т., напротив, выход воды из направлявшего аппарата происходит только с частью возможной для нее скорости, и потому при движении своем в подвижном колесе вода несет в себе избыток гидравлического давления. Направляющий аппарат представляет собой конец подводящего воду канала в виде неподвижного колеса с перегородками, между которыми протекает вода. Подвижное колесо, лопатки которого воспринимают действие воды, плотно сидит на вращающемся вместе с ним валу, установленном надлежащим образом и служащем для передачи работы. Между направляющим колесом и подвижным остается небольшой промежуток — зазор. Если вода проводится к Т. в направлении оси рабочего колеса, так что, напр., при вертикальной оси каналы рабочего колеса двигаются под каналами направляющего аппарата, то Т. наз. осевой. Напротив, если вода протекает в радиальном направлении, при чем венец из лопаток рабочего колеса окружает концентрически венец направляющего аппарата или наоборот, то Т. наз. радиальной с внутренним или внешним притоком воды. Затем воду из направляющего колеса можно подводить к рабочему колесу по всей окружности последнего или только на ее части; в первом случае мы имеем дело с полной Т., во втором — с партиальной. Т. для напоров менее 4 м наз. Т. низкого давления, при больших напорах — высокого давления. За отсутствием удара вода может вступать в Т. с большой абсолютной скоростью, причем для возможно полной передачи силы требуется, чтобы скорость по окружности подвижного колеса была равна по величине и противоположна по направлению относительной скорости вытекающей воды. Поэтому Т. совершают большее число оборотов сравнительно с водяными колесами. Так как для большинства двигателей в промышленности требуется сравнительно быстрое вращение, то при употреблении Т. передаточные механизмы получаются проще, чем при обыкновенных гидравлических колесах, что представляет важное преимущество. Чем больше напор, тем вообще меньшими получаются диаметры Т.; при водяных же колесах, наоборот, с напором растет диаметр, а вместе с этим — вес, цена и, по крайней мере в известных границах, трудность хорошего исполнения. Поэтому при больших напорах, начиная с 8—10 м, водяные колеса вообще не употребляются и заменяются Т. При очень же малых напорах устройство Т. становится затруднительным и преимущество имеют водяные колеса. При изменчивом уровне нижней воды, могущем влиять весьма неблагоприятно на коэффициент полезного действия водяных колес, Т. имеют неоспоримое преимущество. Приспособления для подвода воды при Т. обыкновенно могут быть устраиваемы проще и обходятся дешевле, чем при водяных колесах. Зато Т. чувствительнее к ледоходу и легче засоряются посторонними предметами, привлекаемыми водой, и такие засорения в них труднее устраняются. С другой стороны, водяные колеса, если они работают в неотопляемом помещении, страдают от примерзания льда зимой больше, чем Т., в которых такое примерзание затруднено более значительной скоростью вращения. Уход за водяными колесами проще и легче; это дает им значительное преимущество в малых производствах. Наименьший напор, при котором употребляются Т., — от 1,2 до 1,5 м. При средних напорах Т. соперничают с водяными колесами, и выбор делается в зависимости от относительной важности в каждом частном случае указанных выше достоинств и недостатков того и другого рода двигателей. Если имеется столь много воды, что Т. может работать всегда почти полным притоком, то при малых и средних напорах наиболее уместны реактивные Т., имеющие сравнительно большее число оборотов и наименьшие размеры, а следовательно, и более дешевые. Для регулирования притока применяются кольцевые щиты или вращающиеся лопатки. При перемежающихся количествах воды и необходимости регулирования в более широких пределах употребляются активные Т., а для больших напоров преимущественно партиальные. Последние для очень больших напоров (свыше 15 м) и малых расходов строятся очень часто в виде радиальных Т. на горизонтальном валу с внутренним притоком. Такими же строятся и полные Т., если имеют целью получить очень большое число оборотов и к валу Т. присоединяют непосредственно динамо-машину или другой быстро вращающийся двигатель. Наиболее, однако, употребительна конструкция с вертикальным валом. При малых и средних напорах (до 5 м) Т. устанавливается обыкновенно в открытом ларе; при более высоких напорах ларь заменяется закрытой чугунной или железной коробкой с подводящей трубой. Для наивыгоднейшей утилизации напора Т. должна быть расположена таким образом, чтобы вода вытекала из нее непосредственно над нижним уровнем. Однако устраивают также движение Т. в нижней воде. В некоторых же случаях Т. ставят значительно выше над нижней водой, с которой она тогда соединяется при помощи трубы, обнимающей рабочее колесо и примыкающей к направляющему. Труба погружается в нижнюю воду настолько глубоко, чтобы колебания горизонта этой воды не открывали отверстия трубы и доступ воздуха был невозможен. В такой Т., наз. Т. с всасывающей трубой, напор от уровня нижней воды до рабочего колеса действует всасыванием и теоретически должен соответствовать давлению атмосферы, т. е. имет высоту 10,3 м, в действительности же он бывает меньше, до 8 м. Направляющее и рабочее колеса Т. делаются большей части чугунными, лопатки также отливаются из чугуна, вместе с венцом, что встречается чаще, или отдельно; иногда же они сгибаются из листового железа (или стали) и заливаются в венец. В особых, впрочем, редких случаях применяются колеса из бронзы или пушечного металла и т. п. Вертикальные валы стоячих Т. бывают или массивные, или полые, железные или чугунные. Массивные валы устанавливаются при помощи находящихся в нижней воде пят или при помощи кольцевых или гребневых цапф, помещенных над уровнем верхней воды. Полые чугунные валы с верхней пятой имеют штангу, ось которой совпадает с осью вала; эта штанга утверждается на фундаменте, находящемся в нижнем канале, и образует наверху подпятник, поддерживающий пяту. Валы горизонтальных Т. делаются исключительно массивными, из железа или стали. Коэффициент полезного действия для реактивных Т. обыкновенно 0,75, для активных Т., при отсутствии потери воды в зазоре, 0,77. Эти величины легко достигаются в хороших Т., но нередко удается увеличить коэффициент до 0,80—0,82.

ТЮРБИНЫ.

К числу наиболее распространенных принадлежат осевые Т. Устройство их относительно движения воды от верхнего уровня к нижнему является самым естественным, но в них рабочее колесо, а очень часто и направляющее, труднее доступны. Они строятся как реактивными, так и активными. Т. Жонваля или Геншеля (фиг. 1) предназначается предпочтительно для полного притока и не очень больших напоров.

На фиг. 2 показан в развернутом виде цилиндрический разрез через середины лопаток направляющего и вращающегося колес. Назовем через αβ угол, образуемый лопатками направляющего колеса с плоскостью, перпендикулярной к оси Т., у выхода воды, через β — угол, образуемый с той же плоскостью лопатками рабочего колеса у входа воды, и через δ — у выхода воды, а абсолютную скорость воды, вытекающей из направляющего колеса, с. Для избежания потери работы на удар относительная скорость с1 воды, вступающей в рабочее колесо, должна совпасть с касательной к лопаткам колеса в начальной их точке, а потому с должна быть равнодействующей этой относительной скорости с1 и скорости v по окружности рабочего колеса. Следоват., v= cSin (β — α) : Sinβ. То же количество воды протекает через направляющее и рабочее колеса и, кроме того, соприкасающиеся их отверстия для прохода воды имеют по радиусу одинаковую ширину, и так как ширина отделений в нижней плоскости направляющего колеса пропорциональна cSinα, а рабочего колеса — Sinβ, то cSinα = c2Sinδ, и потому для достижения возможно меньшей абсолютной скорости истечения должно быть c2 = v. Поэтому Sinβ(Cotgα — Cotgβ) = l. В активной Т. скорость движения воды при входе ее в рабочее колесо соответствует полной величине напора и, следовательно, возрастать не может, а потому C1= C2= v. Из этого следует, что параллелограмм, построенный на скоростях v и с, образуется из двух равнобедренных треугольн. с общим основанием с и что β = 2α. Угол α обыкновенно равен 20° до 30°, а потому для активных Т. должно быть β = 40°—60°. Если в полученное выше равенство подставить β = 2α, то оно может быть преобразовано в Sinδ(1+Cotg2α) = 2Cotgα. Отсюда для α = 20° получается δ = 40°. Так как абсолютная скорость истечения при этом получается слишком большой, то из этого следует, что осевые Т., в которых отделения рабочего колеса должны иметь совершенно одинаковую ширину, мало пригодны для активных Т. В реактивных турбинах скорость воды, вступающей в рабочее колесо, всегда соответствует лишь части имеющегося напора, а потому скорость ее при движении в отделениях рабочего колеса возрастает. Следовательно, с2 больше с1, и так как должно быть с2 = v, то с1 меньше v. Поэтому параллелограмм скоростей при входе в рабочее колесо не будет уже ромбом и β больше 2α. Обыкновенно делают β = 2α + 40° до 60°, a именно для α = 15° до 30°, β == 90° до 120°. Для α = 20° и β = 100° находим из вышеприведенного равенства δ = 20°. Относительно формы лопаток следует заметить, что они должны иметь в конце прямолинейное сечение для избежания сжатия струи и в остальных частях кривизна их не должна быть чрезмерной. Для активных Т. равенство vSinβ = cSin(β — α) переходит в 2vCosα = с, откуда для α = 25° получается v = 0,55с. Но так как здесь с = √2gh, где h вся высота напора, то v = 0,55√2gh. Однако вследствие потерь на трение и другие сопротивления следует принимать v = 0,45√2gh. В реактивных Т. с меньше √2gh в зависимости от степени избытка гидравлического давления. Если, напр., на получение скорости с утилизируется только половина напора, то с = √[2g(h/2)] = 0,7√2gh. При этих условиях для α = 20° и β = 90° получим v= 0,94с = 0,662gh, или, правильнее, принимая во внимание вышеупомянутые потери, v = 0,56√gh. Отсюда видно, что реактивные Т. вращаются быстрее активных. Относительная скорость воды при проходе ее в отделениях рабочего колеса активной Т. не изменяется, а потому струя на протяжении всего всего этого пути сохраняет одинаковую толщину. Сечения же каналов рабочего колеса у входа шире, чем у выхода (фиг. 2). Поэтому вода в активных Т., вообще говоря, не заполняет сплошь каналов рабочего колеса. Вследствие этого при расположении колеса выше уровня нижней воды в каналах его образуется воздушное пространство, а протекающая вода от действия центробежной силы отбрасывается к вогнутой поверхности лопатки, что мало влияет на движение. Если же рабочее колесо погружено в нижней воде, то свободное пространство каналов наполняется водой и являются водовороты, значительно понижающие полезную работу Т. Поэтому погружение рабочего колеса активной Т. в нижнюю воду может быть допущено лишь с применением особых приспособлений, препятствующих внешней воде проникнуть внутрь Т. В реактивных Т. вследствие существующего здесь давления вода наполняет все сечение каналов, водовороты образоваться не могут, и подобные Т. поэтому работают вполне правильно и при погружении рабочего колеса в нижнем бьефе. При уменьшении количества воды вследствие метеорологических условий приходится закрывать часть каналов направляющего колеса, и Т. работает как партиальная. В реактивных Т. это обусловливает значительную потерю полезной работы, так как при проходе под закрытыми каналами струя прерывается и давление верхнего слоя воды прекращается. В активных Т., где гидравлического давления в каналах рабочего колеса не существует, такой потери не происходит, особенно если отгораживаемые каналы направляющего колеса при этом вентилируются, т. е. соприкасаются с наружной атмосферой, вследствие чего вода из рабочего колеса стекает беспрепятственно. Поэтому активные Т. с обыкновенными лопатками пригодны для постоянных напоров, т. е. при постоянном уровне воды в нижнем бьефе, и переменных расходов; реактивные Т., наоборот, для постоянных расходов и переменных напоров. Весьма часто, однако, приходится пользоваться источниками гидравлической силы, в которых оба эти факторы подвержены колебаниям. Поэтому старались применить активные Т. и к таким условиям. Простейший способ заключается в устройстве так назыв. мешков (фиг. 3) посредством утолщения или удвоения лопаток в широких частях каналов рабочего колеса, так что сечение каналов делается однообразным. Вогнутую сторону лопатки, по которой направляется струя, при этом не изменяют, а заполняют лишь пустоту у противоположной стенки, устраняя образование водоворотов. Способ расположения Т. Геншеля-Жонваля зависит прежде всего от величины имеющегося напора. При напорах в 1 ½—3 и максимум до 4 м и более значительных расходах воды обыкновенно располагают рабочее колесо непосредственно над уровнем нижней воды или погружают его в нижнюю воду. При напорах от 4 до 8 м предпочитают расположение с всасывающей трубой (фиг. 1). Этим сокращается длина вала Т., уменьшается нагрузка на подпятник и облегчается доступ к колесам. В конце водоприводного канала устанавливается цилиндрическая чугунная труба а (фиг. 1). В верхнее отверстие ее вставляется направляющее колесо b, состоящее из внутреннего, сверху закрытого венца, до периферии которого расположены лопатки. Нижнее, рабочее, колесо с состоит также из внутреннего венца с кривыми лопатками по окружности, не доходящими до самой стенки трубы, так что рабочее колесо легко в ней вращается. Венец рабочего колеса неподвижно соединен помощью спиц и ступицы с валом Т., который свободно проходит через крышку направляющего колеса. Пята вала поддерживается подпятником, расположенным на фундаменте в нижнем бьефе. Над уровнем верхней воды вал обхватывается гильсбантом d. Для остановки Т. применяются разного рода затворы в виде клапанов, закрывающих выпускные окна рабочего колеса, или в виде цилиндрического щита h, которым можно управлять сверху. Для регулирования при небольших расходах воды эти приспособления малопригодны, так как, уменьшая скорость в каналах рабочего колеса, они уничтожают значительную часть живой силы. Напр., если при том же сечении каналов количество воды уменьшается вдвое и скорость также вдвое, то живая сила, пропорциональная массе и квадрату скорости, уменьшается в восемь раз и, следовательно, коэффициент полезного действия уменьшается в четыре раза. Поэтому предпочитают употреблять для регулирования приспособления, закрывающие часть каналов без уменьшения скорости в остальных, вследствие чего коэффициент полезного действия почти не изменяется. При напорах от 5 до 12 м и более воду к Т. обыкновенно подводят при помощи трубы (фиг. 4), причем оба колеса располагаются в цилиндрической коробке из чугуна или листового железа, которая сверху закрывается крышкой с сальником для пропуска вала. Всасывающая труба в случае применения ее примыкает к коробке снизу. Кроме того, коробка снабжается лазом на болтах, для возможности осмотра колес. При таком устройстве избегается чрезмерная длина вала, который не должен возвышаться над уровнем верхней воды, и передаточные механизмы могут быть расположены на любой высоте. Для упрощения передачи, в особенности для избежания тяжелых конических зацеплений, применяют Т. с горизонтальным валом. Они пригодны лишь для больших напоров ввиду необходимости применения всасывающей трубы, без которой верхние лопатки работали бы с меньшим напором, чем нижние. Для соединения вертикального направляющего колеса с нижней водой всасывающая труба должна образовать колено. Водоприводная труба, если ее установка необходима, также должна быть коленчатой. Вал пропускается через сальники. Для возможности применения рабочих колес небольших размеров при более значительных расходах, а также для уменьшения горизонтальных давлений укрепляют на одном валу симметрично пару Т. В этом случае обе горизонтальные части всасывающей трубы или обе горизонтальные части водоприводной трубы соединяют между Т. в одну горизонтальную трубу и от них ответвляют общую всасывающую или водоприводную трубу. При расположении, представленном на фиг. 5, применена общая всасывающая водоприводная труба, и вода из рабочих колес на каждой стороне направляется к нижнему бьефу по всасывающей трубе, снабженной клапаном, который приводится в движение сверху при помощи винтовой рукоятки. Для уменьшения скорости истечения воды из рабочего колеса Жирар увеличил в активных Т. своей конструкции радиальную ширину в нижней части каналов. Кроме того, он уширил входные отверстия рабочего колеса, так что выходные отверстия этого колеса более чем вдвое шире выходных отверстий направляющего колеса. Затем он снабдил также отверстиями венец рабочего колеса (фиг. 6 и 7), вследствие чего через эти отверстия, а также через зазор между направляющим колесом и рабочим проникает воздух, окружая водяную струю везде, где она не прижимается к лопаткам. Этим были достигнуты столь хорошие результаты, что Т. Жирара принадлежат теперь к наиболее распространенным. При этих Т. рабочее колесо не может быть погружено в нижний бьеф. Поэтому Т. Жирара применимы лишь для постоянных напоров и где уровень нижней воды никогда не подымается. В Т. Жирара, представленной на фиг. 6, вал подвешен над горизонтом верхней воды и поддерживается установленной внутри его колонной. Так как при быстром вращении Т. цапфы валов легко нагреваются, то за ними требуется иметь тщательный присмотр и постоянно держать цапфы в масле. Поэтому подвесные цапфы, расположенные над водой и легко доступные, удобнее подпятников, находящихся в воде нижнего бьефа. При закрывании части каналов направляющего колеса с целью регулирования хода Т. всегда закрывают одновременно пару диаметрально противоположных каналов для сохранения равновесия рабочего колеса. Для этого пользуются вертикальными щитами (фиг. 6 и 7), или же каналы обеих половин колеса продолжаются вверх и образуют две системы полукольцевых отверстий, которые попарно закрываются поворотом пары щитков на общей оси (фиг. 8—10). Т. Фурнейрона (фиг. 11) представляет первый тип радиальной Т. и вообще первую по времени появления настоящую Т. Направляющее колесо имеет форму тарелки, снабженной по краям лопатками, которые у корня направлены почти радиально, а по периферии закруглены почти тангенциально. План лопаток показан в левом верхнем углу фиг. 11. Сверху каналы ограничены кольцевой крышкой. Каналы разделены еще промежуточными станками, имеющими направление лопаток, на отделения, из которых некоторые закрываются при недостатке воды. Вал Т. а проходит через трубу b, подвешенную к балке над верхней водой; на нижний конец трубы насажено направляющее колесо c. В узком зазоре между направляющим и рабочим колесом передвигается кольцевой щит, снабженный у верхнего края кожаным воротником. Щит этот приводится в движение помощью механизма сверху, при чем насаженные по окружности его внизу деревянные пробки соответственной формы опускаются в каналы направляющего колеса для регулирования высоты вытекающих струй. Пята вала Т. вращается в нижней воде. Масло к подпятнику подводится по трубе помощью установленного наверху насоса. Т. Фурнейрона первоначальной конструкции вращалась в нижней воде. Коэффициент полезного действия этой Т. при совершенно открытых каналах был около 70%. В радиальных Т. скорость v по внешней окружности радиуса r больше скорости v1 по внутренней окружности с радиусом r1. По закону работы центробежной силы будем иметь c22 = c12 + v2v12, где c1 относительная скорость воды при входе, a c2 при выходе. Пренебрегая сопротивлением трения и т. п., найдем для наиболее выгодной скорости по окружности внутреннего колеса v1 = c√Sin(β — α) : 2SinδCosα. Для достижения минимальной абсолютной скорости истечения необходимо c2 = v и δ возможно меньше. При равенстве сечений выходных отверстий направляющего и рабочего колес получим c2rSinδ = cr1Sinα. Для активной Т. будет, следовательно, δ = r12Sin2α : r2. Принимая, как сделано у Фурнейрона, r1 : r = 2 : 3 и α = 30°, получим δ = 22°40'. Отсюда видно, что радиальные Т. с внутренними каналами при одинаковой высоте входных и выходных отверстий рабочего колеса могут работать как активные. В качестве реактивных Т., работающих с выгодой лишь при совершенно наполненных каналах подвижного колеса, они менее пригодны, так как при недостатке воды Т. Фурнейрона регулируются лишь для определенных степеней хода, по величине секций, на которые разделены каналы рабочего колеса. Т. Нагеля и Кемпа представляет ту же Т. Фурнейрона, только с обратным расположением частей, и отличается от нее, главным образом, тем, что вода подводится к Т. снизу, причем щита для регулирования притока не имеется, а взамен того направляющее колесо может передвигаться в отвесном направлении. Т. Френсиса (фиг. 12, в верхнем левом углу показано расположение лопаток) отличается от Т. Фурнейрона устройством притока воды к колесу с наружной стороны, что допускает установку во всасывающей трубе, невозможную при системе Фурнейрона. Направляющее колесо a (фиг. 12) укреплено в днище водоприводной коробки и прикрыто сводчатым колпаком с сальником для прохода вала. Вследствие такого устройства вертикальное давление воды не передается на направляющее колесо. Рабочее колесо расположено внутри направляющего и имеет такую форму, что каналы его кнутри подымаются и вода от них направляется вниз к всасывающей трубе. Последняя закрывается кольцевым затвором. Пята b вала вращается в подпятнике, поддерживаемом треножником во всасывающей трубе. При наружном притоке воды к Т. движение воды в направляющем колесе замедляется центробежной силой, и так как внутренний обвод венца меньше наружного, то для уменьшения угла δ необходимо в активных Т. сделать каналы в центральной части значительно выше, чем по периферии. В Т. Френсиса это неудобно вследствие формы направляющего колеса, центральная часть которого спущена вниз. Поэтому Т. Френсиса строятся преимущественно реактивными. Пренебрегая сопротивлениями трения и пр., имеем для них формулу r2Sin(β — α)Sinδ = r12Sinα Sinβ, где r1 наружный и r внутренний радиус венца рабочего колеса. Принимая, напр., α = 20°, β = 90° и r1: r = 4 : 3, получим δ = 40°20', и если высоту каналов внутри сделаем в 4/3 раза больше чем снаружи, то будем иметь δ = 29°. Но так как здесь c2 = v составляет лишь 3/4v1, а при внутреннем притоке она была бы 4/3v1, то абсолютная скорость истечения при δ = 29° здесь будет столь же мала как при δ = 16° в случае внутреннего притока. Т. с горизонтальной осью требуют установки во всасывающей трубе, поэтому из радиальных Т. такое расположение допускает только Т. с наружным притоком (Френсиса). На фиг. 13 представлена такого рода простая Т., направляющее колесо которой ввинчено в металлическое кольцо, заделанное в стенке водоприводного колодца. Для принятия горизонтального давления воды колесо прикрыто колпаком. Внутри направляющего колеса расположено рабочее, а всасывающая труба образует колено. Вал вращается в подшипнике а, прикрытом колпаком, а другой конец вала, проходя через сальник в стенке всасывающей трубы, вращается в обыкновенном подшипнике b, укрепленном на коленчатой трубе. При симметрическом расположении двух таких Т. на общей оси их располагают в концах горизонтального звена всасывающей трубы тройника, причем одна из них примыкает к самой стенке водоприводного колодца, через которую пропускается вал Т. В случае применения водоприводной трубы последняя оканчивается коробкой, окружающей направляющее колесо спирально, наподобие вентилятора (фиг. 14). При таком устройстве спиральная наружная стенка a или коробка может быть рассматриваема как направляющая лопатка, которая подводит воду почти тангенциально к рабочему колесу. Для регулирования радиальных Т. заставляют лопатки направляющего колеса вращаться около вертикальной оси, что дает возможность помощью соответственного механизма одновременно суживать выпускные отверстия, или же употребляются устройства для закрывания каналов направляющего колеса симметрическими сериями. Для утилизации помощью активных Т. малых количеств воды, падающей с большой высоты, пришлось бы придать Т. столь малые размеры при большом числе оборотов, что применение ее в таких случаях недопустимо по конструктивным затруднениям. Поэтому при указанных условиях употребляются направляющие колеса больших размеров, расходующие воду только на доле окружности, в виде партиальных Т. Они могут быть радиальными Т. с наружным или внутренним притоком воды, а также осевыми Т., иметь вертикальный или горизонтальный вал. Вода подводится по трубе с гладкими стенками, которая по причине значительной скорости течения делается большей частью, как и венец колеса, из пушечного металла. При не слишком малых расходах делают партиальные Т. также симметрическими. В этом случае они могут быть построены по образцу полных Т., регулируемых кольцевыми затворами, причем иногда вода подводится двумя трубами к обеим сторонам колеса. Каналам колеса придаются небольшие размеры, так что на колесо приходится от 40 до 100 перегородок. Система эта применяется к Т. Жирара, а также к радиальным Т. с горизонтальным валом и пр. Тангециальное колесо Зуппингера представляет партиальную Т. с наружным притоком и вертикальным валом, с симметрическими секциями. Приток воды регулируется плоскими затворами, суживающими выпускные отверстия направляющего колеса. Они применяются во многих местах Швейцарии для напоров до 175 м и работы до 200 сил, давая коэффициент полезного действия в 65—72%. Одноструйные Т. представляют частный вид партиальных Т., в которых рабочая доля направляющего колеса уменьшена до одной клетки. Они применяются для весьма малых расходов в качестве мелких двигателей, но при больших напорах могут доставить также более значительный запас силы. В партиальной Т. системы Бенца (фиг. 15) с горизонтальной осью и внутренним притоком вода изливается по криволинейному каналу, сечение которого регулируется затвором, приводимым в движение бесконечным винтом. Коэффициент полезного действия этой Т. доходит до 70% и более. Малая радиальная партиальная Т. Квева (фиг. 16) для работы в 2 силы при напоре в 35 м или 3,5 атм. с наружным притоком применяется для работы водой городских водопроводов (в Эрфурте). Венец имеет наружный диаметр в 400 мм и стальные лопатки толщиной 2 мм. Отработавшая вода стекает в сторону через внутреннюю коробку. Водоприводная труба имеет на конце форму направляющего канала, ширина отверстия которого регулируется помощью рычага и поршня, передвигающего заднюю стенку (фиг. 16). С этой конструкцией сходны Т. Эшер, Вис и К. в Цюрихе, отличающиеся лишь устройством для разделения и отклонения струи, вытекающей из направляющего канала. Колесо Пельтона (фиг. 17, в верхнем правом углу показана форма лопаток) — весьма распространенное в Америке — также имеет приспособление для разделения и отклонения струи. Последняя вытекает из устья, имеющего форму мундштука пожарной кишки. Для регулирования устье это суживается при помощи конического стержня. На заводе Тридуэль в Аляске при помощи такой Т. утилизируется водопад с падением в 150 м, дающий при расходе в 0,3 куб. метра до 500 сил. Полная ширина устья 84 мм.

Литература. Г. Генне, «Турбины, их расчет и конструкция» (перев. П. Костюкова под ред. проф. И. А. Евневича, СПб., 1901); M. H. Girardin, «Théorie des moteurs hydrauliques». (П., 1872); Callon, «Cours de la construction des machines hydrauliques» (П., 1875); Buchetti, «Les moteurs hydrauliques actuels» (П., 1892); Lavergne, «Les Turbines» (П., 1893); Chaudy, «Machines hydrauliques» (П., 1896); Finke, «Theorie und Construction der Turbinen» (Б., 1877); v. Reiche, «Gesetze des Turbinenbaues» (Б., 1877); W. H. Uhland, «Handbuch d. prakt. Maschinenkonstrukteurs» (т. I, отд. II, Лпц., 1880—1886); H. Ludewig, «Allgemeine Theorie der Turbinen» (Б., 1890); J. Reifer, «Einfache Berechnung der Turbinen» (Цюрих, 1899); Meissner, «Die Hydraulik und hydraulische Motoren» (Иена, 1897); Henne, «Die Wasserräder und Turbinen» (Веймар, 1898); W. P. Towbridge, «Turbine Wheels» (Нью-Йорк, 1879); Biorling, «Water or hydraulic motors» (Лонд., 1894); Bodmer, «Hydraulic motors» (Л., 1895), De Volson Wood, «Theory of turbines» (Нью-Йорк и Лонд., 1895); Blaine, «Hydraulic machinery» (Лонд., 1897); Richelmy, «Intorno allé turbine» (Typ., 1875); J. Benetti, «Teoria dei motori hydraulici» (Падуя, 1877); Perdoni, «Idraulica» (Милан, 1897). Также общие сочинения по гидравлике и вододействующим машинам.

А. Таненбаум.