Уже много лет у меня было желание заставить работать речку, протекающую по деревне, куда я иногда езжу. Речка была довольно быстрая. Течение в основном около 0,5 м/с. На излучине реки она разгонялась до 1 м/с. А одно место было вообще уникальное. Посередине реки был остров, и вода в дальней протоке бурлила со скоростью 1,4 м/с.

Три года назад я сварил лопастное колесо из багажников Жигулей. Приладил к нему коленвал от мотоцикла и соединил с ручным насосом для воды. По замыслу установка должна была плавать в воде, привязанная тросом за камень. Лопасти должны были крутиться и качать ручку поршневого насоса для полива огорода. В деревню я попал уже в сентябре. Вода была холодная, только для моржей. Но установку хотелось испробовать, посмотреть, как она будет выбрасывать фонтанчики воды из ручного насоса. Пришлось лезть в ледяную воду...

Установка сама не завертелась, у нее не хватало сил провернуть насос. А при подталкивании от руки делала несколько ленивых оборотов и останавливалась. Причина была в низкой скорости реки. Когда я изготавливал установку в Питере, то по памяти мне казалось, что река течет со скоростью примерно 1 м/с. На самом деле скорость в месте испытаний было всего 0.4 м/с. И мощность установки получилась в 15 раз ниже расчетной.

Забегая вперед, скажу, что когда два года спустя на испытания пропеллерной установки собралась толпа дачников, я в виде эксперимента задал им вопрос: какова здесь скорость потока. Оценки были в два-три раза больше действительной скорости. Мощность потока зависит от куба скорости, поэтому ошибка в два раза по скорости дает ошибку в восемь раз по мощности. Определять скорость на глазок трудно, а по памяти и вовсе бесполезно.
Первое испытание микро ГЭС из багажников Жигулей
Установку мы вытащили из воды и закатили в кусты ждать своей участи. На фотографии удрученные испытатели после неудачного эксперимента. Центральный бачок, к которому приварены багажники, забит внутри для плавучести пенопластом. И дополнительно между багажниками привязаны пустые пластиковые бутылки. Ручной насос и коленвал с другой стороны установки.

Спустя два года я вновь поехал в деревню, основательно подготовившись. Установку местные жители подраскурочили.
И сломали чугунный кривошип внутри насоса, скорее всего, уронив насос на ручку. Пришлось его восстанавливать в небольшой деревенской мастерской. Кольцо сломал я.

Наконец установка собрана, и ее можно спускать на воду. Испытания проводились в быстрой протоке со скоростью воды около 1 м/с.

"Гравицапа", как ее прозвали местные жители, сначала поплыла, потом натянула, удерживающую ее проволоку и нырнула вниз на дно. Быстрый поток воды, примерно 1 м/с, сильно давил на лопасти, установленные наклонно навстречу потоку, и увлекал привязанную установку вниз. Скрывшись под водой, она судорожно делала поворот на одну лопасть, цепляя багажником за дно, затем всплывала и так рывками вращалась, смешно подпрыгивая и переваливая с боку на бок.

Попробовал забить в дно колья, чтобы вывесить оси на подпорках на уровне поверхности воды. Но дно было сплошь из камней. Пудовая гиря была способна загнать кол только на 20 см.

Увеличение плавучести

Можно было переваривать лопасти под другим углом, чтобы установку не увлекало потоком на доно, но это - долгая история. Поэтому решил просто повысить плавучесть установки, набив мешки пустыми пластиковыми бутылками и привязав мешки между лопастями.

Наконец установка заработала более-менее спокойно. Она медленно вращалась, делая один оборот примерно за 15 секунд, но воду не качала...

Снял насос, перебрал. Странно... Все в порядке. Засунул насос в воду и попробовал качать от руки. Все стало ясно. Если качаешь быстро, вода идет, если медленно - нет.
Мини ГЭС заработала стабильно

Ручной насос на микро ГЭС

При медленном движении поршня воде было проще пройти сквозь неплотности в поршневом кольце, чем поднимать тугие пружины клапанов.

Затея не удалась, и не было смысла продолжать усовершенствовать установку. Ее мощность в потоке 1 м/с равна 100 Вт. При массе 50 кг. Такую же мощность можно получить от пропеллера размером с велосипедное колесо в десять раз меньшим весом.

Я отнес инструмент в дом, переоделся в парадную одежду. Только она оставалась еще сухой. Потом подтянул за проволоку "гравицапу" поближе к мосткам, и, поскользнувшись, снова упал в воду. Мокрым стало все, вплоть до содержимого карманов.
Сухой одежды больше не осталось

Вечерний туман
Теперь можно было отдыхать в палатке, установленной на сеновале, любоваться туманом, выползающим с реки, и планировать новые эксперименты.

Часа два с реки доносилось поскрипывание неспешно вращающегося водяного колеса, Потом настала тишина. Оторвало один, самый гнилой багажник и колесо заклинило.

Вывод такой. Подобные конструкции, которые действуют от напора воды, получаются громадных размеров, большого веса и маленькой мощности. Пока установка стояла на земле, казалось, что она очень прочная, но стоило ей попасть в воду, обнаружилась вся ее хлипкость. В интернете часто мелькают ссылки на гидрогирлянды, т.е. ротор Савониуса, помещенный в воду. На практике стоит один раз посмотреть, как речка играючи швыряет огромную конструкцию с легкостью консервной банки, стоит один раз послушать, как установка жалобно скрипит в потоке - иллюзии о простоте подобных конструкций сразу же поуменьшатся.

Самый главный вывод в том, что энергетические установки невозможно делать без измерений и расчетов.

В статье "Теория напорных установок" можно посмотреть формулы для простейшего расчета подобных конструкций.

Источник: http://rosinmn.ru/gidro/samges1/gravizapa.htm