Кіріспе
Қысымды сұйықтық арқылы қуат беруге арналған құбырлар жүйесі. Гидравликалық қуат желісі – бұл механикалық қуатты сорғы сияқты қуат көзінен лифттер немесе моторлар сияқты гидравликалық жабдықтарға жеткізу үшін қысымды сұйықтықты тасымалдайтын өзара байланысқан құбырлар жүйесі. Бұл жүйе электр қуатын генерациялық станциядан соңғы пайдаланушыларға жеткізетін электр желісіне ұқсас. Қазіргі уақытта қолданыста тек бірнеше гидравликалық қуат беру желісі ғана бар; заманауи гидравликалық жабдықтардың көпшілігінде машинаның өзіне орнатылған сорғы болады. 19 ғасырдың соңында, зауытта орталық бу машинасы немесе су турбинасы сорғыны, ал жоғары қысымды құбырлар жүйесі әртүрлі машиналарға қуат жеткізу үшін пайдаланылуы мүмкін еді. Қоғамдық гидравликалық қуат желісі туралы идеяны Джозеф Брама 1812 жылы алған патентында ұсынған. Уильям Армстронг 1840 жылдары Англияда төмен қысымды суды пайдалана отырып жүйелерді орнатуды бастады, бірақ 1850 жылы гидравликалық аккумулятордың енгізілуімен маңызды жаңалық болды, ол әлдеқайда жоғары қысымды пайдалануға мүмкіндік берді. Көптеген компанияларды қамтамасыз еткен алғашқы қоғамдық желі Англияның Кингстон-апон-Халл қаласында салынды. Халл гидравликалық қуат компаниясы 1877 жылы Эдвард Б. Эллингтонды инженер ретінде жұмысқа алды. Эллингтон британдық желілердің көпшілігін құруға қатысты, сондай-ақ кейбіреулерін одан да алыс елдерде орнатты. Ұлыбританияда Лондон, Ливерпуль, Бирмингем, Манчестер және Глазго қалаларында қоғамдық желілер салынды. Антверпен, Мельбурн, Сидней, Буэнос-Айрес және Женева қалаларында да осыған ұқсас желілер болды. Барлық қоғамдық желілер 1970 жылдардың ортасына дейін тоқтатылды, бірақ Бристоль портында әлі де жұмыс істейтін жүйе бар, аккумуляторы негізгі сорғы үйінен тысқары орналасқан, бұл оның жұмысын оңай бақылауға мүмкіндік береді.
A hydraulic power network is a system of interconnected pipes carrying pressurized liquid used to transmit mechanical power from a power source, like a pump, to hydraulic equipment like lifts or motors. The system is analogous to an electrical grid transmitting power from a generating station to end users. Only a few hydraulic power transmission networks are still in use; modern hydraulic equipment has a pump built into the machine. In the late 19th century, a hydraulic network might have been used in a factory, with a central steam engine or water turbine driving a pump and a system of high pressure pipes transmitting power to various machines. The idea of a public hydraulic power network was suggested by Joseph Bramah in a patent obtained in 1812. William Armstrong began installing systems in England from the 1840s, using low pressure water, but a breakthrough occurred in 1850 with the introduction of the hydraulic accumulator, which allowed much higher pressures to be used. The first public network, supplying many companies, was constructed in Kingston upon Hull, England. The Hull Hydraulic Power Company began operation in 1877, with Edward B. Ellington as its engineer. Ellington was involved in most of the British networks, and some further afield. Public networks were constructed in Britain at London, Liverpool, Birmingham, Manchester and Glasgow. There were similar networks in Antwerp, Melbourne, Sydney, Buenos Aires and Geneva. All of the public networks had ceased to operate by the mid 1970s, but Bristol Harbour still has an operational system, with an accumulator situated outside the main pumphouse, enabling its operation to be easily visualised.
Тарих
Джозеф Брама, Лондон қаласында тұратын өнертапқыш және құлыпшы, 1812 жылдың 29 сәуірінде Лондон патент бюросында патент тіркеді, ол негізінен қоғамдық сумен жабдықтау желісін ұйымдастыру туралы болды, бірақ шеберханаларда машиналарды іске қосуға мүмкіндік беретін жоғары қысымды су құбырының екінші концепциясын да қамтыды. Жоғары қысымды су "бұрын-соңды осылай қолданылмаған көптеген басқа да пайдалы мақсаттарға" қолданылатын болады. Жүйенің негізгі компоненттері – бірнеше сорғы станцияларының су сорғылайтын, ал қысымды бірнеше ауа ыдыстары немесе жүктелген поршеньдер реттейтін сақина тәрізді магистраль. Қысымды төмендету клапандары жүйені қорғайды, ол, оның пікірінше, "атмосфераның көп санына" тең қысыммен суды жеткізе алады, және осы принцип бойынша кейінірек гидравликалық қуат жүйелері жұмыс істеді. Ньюкасл-апон-Тайн қаласында сумен жұмыс істейтін машиналармен тәжірибе жасаған Уильям Армстронг атты заңгер Уиттл-Ден су компаниясының атынан әрекет етуге тағайындалған заң фирмасында жұмыс істеді. Су компаниясы Ньюкасл қаласын ауыз сумен қамтамасыз ету үшін құрылған, ал Армстронг акционерлердің алғашқы отырысында хатшы болып тағайындалды. Біраз уақыттан кейін ол Ньюкасл қалалық кеңесіне хат жазып, кемежайдағы крандарды гидравликалық қуатқа көшіруді ұсынды. Ол жұмысты өз қаражатымен жасауға міндетті болды, бірақ егер көшіру сәтті аяқталса, ол сыйлық алатын болды. Көшіру сәтті аяқталды, және ол "Ньюкасл крандық компаниясын" құрды, ол қалған төрт кранды көшіруге тапсырыс алды. Ливерпуль доктерінің инженеры Ньюкаслға келіп, жергілікті тұрғындар "Гидравликалық Джек" деп атаған кран операторы Джон Торберннің кранның мүмкіндіктерін көрсетуіне таң қалды. Ньюкасл жүйесі қоғамдық сумен жабдықтау желісінен сумен жұмыс істегенімен, Армстронгтың Бёрнтислендте орнатқан краны мұндай мүмкіндік болмайтын жерде орналасқандықтан, ол 55 метрлік мұнара салып, оның үстіне су резервуары орнатты, ол бу машинасымен толтырылды. Глазгодағы Элсвикте корпоративтік су басқармасы қолданған су үшін төлеген ақылар иелерін бумен жұмыс істейтін кранды пайдалану арзанға түсетініне көндірді, ал компания 1947 жылы, 1904 жылдан бері менеджер және инженер болып келген Ф.Ж. Хасвелл зейнеткерлікке шыққанда таратылды. Халл жүйесіне жауапты адам Эдвард Б. Эллингтон болды, ол 1869 жылы алғаш рет жұмысқа орналасқаннан бері Честердегі Гидравликалық инженерлік компанияның басқарушы директоры болды. Оның айтуынша, бұл схема орнатылған кезде "қарсылыққа толы секіріс" сияқты көрінген, бірақ схемаға деген ынта болмаса да, Эллингтон алға жылжыды және оны идеяның механикалық және коммерциялық аспектілерін сынау үшін пайдаланды. Ол соңында Ұлыбританияның гидравликалық қуат желілерінің көпшілігіне белгілі бір деңгейде қатысты. Мұндай жүйелердің табысы оларды Бельгиядағы Антверпен, Австралиядағы Мельбурн мен Сидней, Аргентинадағы Буэнос-Айрес сияқты алыс жерлерде орнатуға әкелді. Халл доктерінде де тәуелсіз гидравликалық қуат желілері орнатылды – Альберт док (1869) және Александра док (1885) гидравликалық генераторлар мен аккумуляторларды орнатты.
Лондон
Ең танымал қоғамдық гидравликалық желі Лондон гидравликалық электр компаниясының қалалық желісі болды. Бұл 1882 жылы құрылды, бастапқыда Жалпы гидравликалық электр компаниясы болып, Эллингтон кеңесші инженер ретінде тағайындалды. Келесі жылы тағы бір кәсіпорын, Wharves and Warehouses Steam Power and Hydraulic Pressure Company, Темза өзенінің екі жағында 7 миль (11 км) қысым желісімен жұмыс істей бастады. Бұл компаниялар крандар, кемежай қақпалары және басқа да ауыр техникамен жабдықтады. 1884 жылы Парламент актісі бойынша екі компания бірігіп, Лондон гидроэнергетика компаниясы болып құрылды. Бастапқыда күн сайын 17,75 миллион галлон (80,7 мегалитр) жоғары қысымды сумен қамтамасыз етілген, ал 1927 жылға қарай бұл көрсеткіш 1,650 миллион галлонға (7,500 мегалитр) дейін өсті, сол кезде компания осы көлеммен 8000-ге жуық машинаны қуаттандырды. Олар солтүстіктегі Пенттонвиллге, шығыстағы Лаймхаусқа, оңтүстіктегі Nine Elms және Bermondsey, батыстағы Earls Court және Notting Hill аймақтарын қамтитын 296 км магистральды ұстады. Бес сорғы станциясы аккумуляторлардың көмегімен желідегі қысымды сақтап тұрды. Бастапқы станция Банксайдтағы Фалькон Уорфта орналасқан, бірақ оны Ваппинг, Ротерхит, Пимликодағы Гросвенор жолы және Клеркенвеллдегі Сити-роудтағы төрт станция алмастырды. Шығыс Үндістан доктарындағы бесінші станция бастапқыда Лондон портының басқаруында болды, бірақ кейін жүйеге қосылды. Станциялар 1953 жылға дейін бу қозғалтқыштарын пайдаланды, содан кейін Гросвенор жолы станциясы электр қозғалтқыштарына ауыстырылды, ал осы жобаның табысынан кейін қалған төртеуі де ауыстырылды. Электр қозғалтқыштары энергияны сақтаудың орнына қысым мен ағынды бақылауға мүмкіндік бергендіктен, кішігірім аккумуляторларды пайдалануға болатын. Желі лифттерді, крандарды және кемежай қақпаларын қамтамасыз еткенмен, Savoy қонақ үйіндегі кабаре платформасын және 1937 жылдан бастап Earls Court көрме орталығындағы 720 тонналық үш бөлімді орталық еденді де қуаттандырды, оны бассейн мен көрме залы арасында ауыстыру үшін көтеріп немесе төмендетуге болатын. Лондон жүйесі Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде клиенттердің жабдықтары мен ғимараттарының қирауына байланысты қысқарды. Соғыстан кейін Лондонның үлкен аудандары қайта жаңартылды, ал қысым желілерін қайта бағыттау электрмен жабдықтаудан әлдеқайда қиын болды, сондықтан 1954 жылы машиналардың саны 4 286-ға дейін төмендеді. 1890 жылы Лидс және Ливерпуль каналының жағасындағы Атол көшесіндегі сорғы станциясымен жабдықталып, 26 шақырымдай магистраль орнатылды. Бастапқыда су каналдан алынса, 1890 жылға қарай Ливерпуль қаласы ұсынған таза су қолданыла бастады, бұл сүзгі станциясын қажет етпейтін болды. Осы кезде екі сорғы жиынтығы қолданыста болды, ал үшіншісі орнатылуда. Қысымды екі аккумулятор сақтап тұрды, әрқайсысының поршені 6 метр диаметрлі және 6 метрлік илемге ие. Practical Engineer қысымды , деп көрсеткен, бірақ бұл басқа жүйелермен салыстырғанда дұрыс болмауы мүмкін. 1909 жылы Графтон көшесінде екінші сорғы станциясы іске қосылды. Жүйе 1971 жылы жұмысын тоқтатты.
Бірмингем
Бірмингем 1891 жылы Далтон-стрит гидравликалық станциясы ашылғанда өз жүйесін алды. Қаланың су бөлімі инженері Дж. В. Грей бірнеше жыл бойы көшелердің астына қысыммен құбырлар төсеген, мұндай жүйеге қажеттілік туатынын болжаған. Гидравликалық станция Otto "Silent" типті газ қозғалтқыштарын пайдаланды және диаметрі 6 метрлік поршені бар екі аккумуляторы болды, олардың әрқайсысы 93 тонна салмақпен жүктелген. Газ қозғалтқыштары аккумуляторларда сақталған гидравликалық энергияны пайдаланатын кішкентай гидравликалық қозғалтқышпен іске қосылды, ал барлық жабдықты Эллингтон компаниясы жеткізді. Жүйенің толық егжей-тегжейін сипаттайтын құжаттардың өте аз саны белгілі.
Манчестер мен Глазго
Ұлыбританиядағы соңғы екі мемлекеттік жүйе 1894 жылы Манчестерде және келесі жылы Глазгода іске қосылды. Екеуі де Эллингтон компаниясымен жабдықталды және жоғары қысымды пайдаланды. Бұл қысым әрқайсысымен қамтамасыз етілген алты жиынтық үш есе кеңейтілген бу қозғалтқыштарымен сақталды. Диаметрі 7 метр, иілімі 23 фут (7 метр) және 127 тонна салмағы бар екі аккумулятор орнатылды. Манчестерде гидравликалық станция Манчестер Оксфорд Роуд теміржол станциясының жанында, Глостер көшесінің шығыс жағында салынды. Кейіннен ол Уотер-стрит және Потт-стриттегі станциялармен толықтырылды, соңғысы қазір Орталық сауда паркінің автотұрақтарының астында орналасқан. Жүйе 1972 жылы тоқтатылды.
Антверпен
Британдық жүйелердің бәрі док қақпаларын немесе крандар сияқты үзіліссіз процестерге қуат беру үшін жобаланған. Антверпенде орнатылған жүйе біршама ерекше болды, себебі оның басты мақсаты жарықтандыру үшін электр энергиясын өндіру еді. Ол 1894 жылы пайдалануға берілді және Эллингтонға су жеткізу үшін жалпы сомасы белгілі емес сорғы тартқыш қозғалтқыштарды пайдаланды. 1895 жылы жазғанда, ол бұл гидравликалық қуатты экономикалық тұрғыдан тиімді пайдалану қиын екенін айтты, бірақ 1894 жылғы қазанда Честердегі оның жұмысында жүргізілген сынақтар Пелтон дөңгелегін тікелей динамомен қосып пайдаланғанда 59% тиімділікке қол жеткізуге болатынын көрсетті.
Австралия
Австралияда екі маңызды жүйе салынды. Біріншісі Мельбурнда болды, онда 1889 жылдың шілдесінде Мельбурн гидравликалық энергетика компаниясы жұмыс істей бастады. Компания 1887 жылдың желтоқсанында Виктория Парламенті қабылдаған заңмен бекітілді, және жүйенің құрылысы басталды, Coates & Co. компаниясы кеңесші инженерлер ретінде, ал Джордж Суинберн инженерлік менеджер ретінде жұмыс істеді. Бу сорғыш станциясын Англиядан Abbot & Co. компаниясы жеткізді. Жүйе тез кеңейді, 1889 жылдың соңына қарай шамамен 70 машина, көбінесе гидравликалық лифттер, жүйеге қосылды, ал 1890 жылдың ортасында үшінші бу машинасы орнатылуы керек болды, бұл жүйенің қуатын екі еседен астам арттырды. 1891 жылы төртінші сорғыш машинасы қосылды, сол кезде желіге 100 абонент қосылған еді. Желілердің құрамында диаметрі әртүрлі құбырлар болды. Су 1893 жылға дейін Ярра өзенінен алынды, содан кейін ол Мемлекеттік жұмыс департаментінің қорынан алына бастады. 1897 жылға қарай 26 шақырымдай желі салынды. 1901 жылы екінші сорғы станциясы қосылды, ал 1902 жылы абоненттер 102 миллион галлон (454 мегалитр) қысымды суды пайдаланды. Жүйе 1925 жылға дейін коммерциялық кәсіпорын ретінде жұмыс істеді, содан кейін бизнес және оның активтері бастапқы заңда көрсетілгендей Мельбурн қаласына қайтарылды. Қалалық кеңес жасаған алғашқы жақсартулардың бірі – жүйені біріктіру болды. Бу сорғыштары Спенсер көшесіндегі электр стансасында орналасқан жаңа электр сорғыштарымен ауыстырылды, бұл станса қалаға электр және гидравликалық қуатты қамтамасыз етті. Гидравликалық жүйе 1967 жылдың желтоқсанына дейін муниципалдық меншікте жұмыс істеді. Операциялық компания – Сидней және аймақтық гидравликалық энергетика компаниясы, кейіннен Сидней гидравликалық энергетика компаниясы деп қысқартылды. Қысым желілерінің диаметрі әртүрлі болды, ал ең жоғарғы деңгейде 80 шақырымдай желі бар еді, ол Пирмонт, Вулломолулу және Бродвей арасындағы аумақты қамтыды. 1919 жылы метрополиядағы 2369 лифттің көп бөлігі гидравликалық түрде жұмыс істеді. Бұл жоба 1975 жылға дейін жеке меншікте болды, содан кейін сорғы станциясы мейрамхана ретінде қайта пайдаланылды. Гидравликалық энергетика желісі электр қуатымен бәсекелеспеді, бірақ оны толықтыру ретінде қарастырылды және 1930 жылдардағы экономикалық дағдарысқа дейін көптеген абоненттерге қуат беруді жалғастырды, сол кезде энергия көзі ретінде қысымды суға деген сұраныс төмендеді. Соңғы су машинасы 1958 жылы тоқтатылды. Гидравликалық энергетика желісіндегі артық қысымды болдырмау үшін, станцияның негізгі залының жанына төгіш клапан орнатылды. Құрылғы іске қосылғанда, одан су шағылысты. Бұл әдетте күннің соңында, фабрикалар машиналарын өшірген кезде болды, жүйедегі қысымды бақылау және қысымды судың жабсыруын нақты сұранысқа сәйкес келтіру қиын болды. Биік фонтан қашықтан көрініп, қаланың белгілі бір нысанына айналды. Инженерлік шешім табылып, фонтан қажетсіз болған кезде, наразылық болды, және 1891 жылы ол көлдегі қазіргі орнына көшірілді, онда ол тек туристік нысан ретінде жұмыс істеді, бірақ оны жасау үшін су әлі де гидравликалық желіден келді.
Жаңа Зеландия
Жаңа Зеландияда екі жүйе салынды. Темза су арнасы 1876 жылы Темза алтын кендерін сумен қамтамасыз ету үшін, штамптық батареяларды, сорғыларды және шахталық көтеру жабдықтарын қуаттандыру мақсатында салынды. Кейіннен 1914 жылы Темза тұрғындарына электр энергиясы берілді, ал алтын өндірісі келесі жылы тоқтағаннан кейін, Фрэнсис турбинасы мен генераторы қала тұрғындарына қосымша электр энергиясын өндіру үшін артық суды пайдаланды. 1946 жылы ол пайдаланудан тоқтатылды. Оамару қалалық су арнасын Дональд МакЛеод (1835 ж. т.) жобалаған. Ол 3 жылдық құрылыс жұмысынан кейін 1880 жылы ашылды. Уаитаки өзенінен су алатын арнаның ұзындығы шамамен 50 км-ді құрайды және су қабылдау құрылысы, су тоқтатуға арналған көл, 19 су құбыры және 6 туннельден тұрады. Артық ат күші ондаған жылдар бойы Оамару қаласында су машиналары, су двигательдері және турбиналарды қозғалтты және 103 жыл бойы жұмыс істеді. Арнаның және оның құрамдас бөліктерінің көп бөлігі бүгінге дейін көрініп тұр.
Қорытынды
Жүйелік Жұмыс Жабық Сорғы Станциялары Тұйықтар (миль) Тұйықтар (км) Қысым (пси) Қысым (бар) Корпус 1876 1947 1 2.5 4 700 48 Темза 1876 1946 1 9.6 15.5 Оамару 1880 1983 1 26 42 Лондон 1883 1977 5 184 296 750 52 Ливерпуль 1888 1971 2 30 48 800 55 Мельбурн 1889 1967 2 16 26 750 52 Бирмингем 1891 1 700 48 Сидней 1891 1975 1 50 80 750 52 Манчестер 1894 1972 3 35 56 1,120 77 Антверпен 1894 1 4.5 7.2 750 52 Глазго 1895 1964 1 30 48 1,120 77 Женева 1879 1958 1 10 9 17 59 4 / 20 36.5 / 14
Мұра
Бристоль портында әлі де жұмыс істейтін жүйе бар, оның сорғы машиналарын 1907 жылы Шотландияның Пейсли қаласының Фуллертон, Ходгарт және Барклей компаниялары жеткізген. Машина үйі – II* санаттағы ғимарат, 1887 жылы салынған, 1888 жылы толыққанды пайдалануға берілген, бір жағында гидравликалық аккумуляторды орналастыру үшін мұнарасы бар. Ғимараттың сыртында екінші аккумулятор орнатылған (1954 жылы), ол жүйенің жұмысын көзбен жеңіл байқауға мүмкіндік береді. Гидравликалық қуат желілерінің тоқырауынан аман қалған бірқатар артефакттар, соның ішінде сорғы станциялары ретінде пайдаланылған ғимараттар бар. Халл қаласында Машел көшесіндегі сорғы станциясы шеберхана ретінде қайта пайдаланылды. Ғимарат әлі де Халл өзенінің лайлы суын тұндыруға мүмкіндік беретін бөлікті құйма темір шатыр резервуарын ұстап тұр, және оның маңыздылығын еске алу үшін Көк тақтамен белгіленген. Wapping станциясы дерлік толыққанды, барлық жабдықтары әлі де жұмыс істеп тұр. Ғимарат толықтығына байланысты II* санаттағы мүлік болып есептеледі. Манчестерде 1907-1909 жылдар аралығында барокко стилінде салынған Уотер-стрит сорғы станциясы Сити колледжінің шеберханалары ретінде пайдаланылды, бірақ 1994 жылдан бері Халық тарихы мұражайының бөлігіне айналды. Су сорғыш жиынтығының бірі Ғылым және өнеркәсіп мұражайына көшірілді, онда ол жұмыс істеуге келтіріліп, гидравликалық қуат туралы үлкен көрменің бір бөлігін құрайды. Насостарды Манчестердегі Галлоуэйс фирмасы жасаған. Женевада әлі де Jet d'Eau фонтаны бар, бірақ 1951 жылдан бері ол жартылай су астында қалған сорғы станциясымен қуаттандырылады, ол қалалық сумен жабдықтаудан гөрі көл суын пайдаланады. Екі Сульцер сорғысы, Жура және Салева, көл бетінен 140 метр биіктікке көтерілетін фонтанды құрайды.