Введение

Американский инженер-механик Лестер Аллан Пелтон (5 сентября 1829 – 14 марта 1908) был американским изобретателем, внесшим значительный вклад в развитие гидроэлектроэнергетики и гидроэнергетики как на американском Старом Западе, так и во всем мире. В конце 1870-х годов он изобрел водяное колесо Пелтона – на тот момент самую эффективную конструкцию турбины с импульсным воздействием воды. Признанный одним из основоположников гидроэлектроэнергетики, он был удостоен медали Эллиота Крессона при жизни и посмертно включен в Национальный зал славы изобретателей.

Ранние годы

Лестер А. Пелтон родился в бревенчатой хижине в сельской местности Вермильон Тп., округ Эри, штат Огайо. Его дед, капитан Джозиа Пелтон, потерявший большую часть своего состояния, будучи морским капитаном во время войны 1812 года, вскоре после этого перевёз свою семью в Огайо. Отец Лестера был Аллен Пелтон.

В 1850 году молодой Пелтон вместе с несколькими другими местными жителями эмигрировал из Огайо, чтобы принять участие в Калифорнийской золотой лихорадке. Он не добился успеха в качестве золотоискателя, но ловил рыбу в реке Сакраменто и продавал улов местным жителям, а также работал на лесопилке и занимался плотничеством. В 1860 году, после обнаружения золота в близлежащих горах Сьерра-Невада, он переехал в Камптонвилль – недалеко от реки Юба и района Калифорнийской Матери-Лоды – где зарабатывал на жизнь как механик-мельничный мастер и плотник. Пелтон много времени проводил за чтением и наблюдением за горными работами; его работа и исследования дали ему важные знания о горном оборудовании и технологиях, а также об инженерных принципах, связанных с этим.

Изобретение колеса Пелтона

Идеи Пелтона по улучшению турбинного водяного колеса возникли в результате изучения горного оборудования и технологий, применяемых в Калифорнии во время золотой лихорадки. Далее приводится краткое описание местной техники, которую наблюдал Пелтон, и принципов, по которым его турбинное водяное колесо извлекает кинетическую энергию из быстрого горного потока.

Паровое отопление обеспечивало работу большей части местной горнодобывающей деятельности, но требовало большого количества древесины в качестве топлива; близлежащие леса систематически вырубались. Турбинные водяные колеса также использовались для выработки энергии, однако они были неэффективны в преобразовании кинетической энергии горных потоков в мощность. Д. П. Стерн сообщает: «Согласно статье 1939 года В. Ф. Дюрана из Стэнфордского университета, опубликованной в журнале Mechanical Engineering, изобретение Пелтона произошло из случайного наблюдения в 1870-х годах. Пелтон наблюдал за вращающейся водяной турбиной, когда ключ, крепивший колесо к валу, соскользнул, что привело к его перекосу. Вместо того чтобы струя попадала в ковши по центру, из-за проскальзывания она начала попадать ближе к краю; поток воды не останавливался, а отклонялся в полукруг, выходя в обратном направлении. К удивлению, турбина стала вращаться быстрее. Это и было великим открытием Пелтона. В других турбинах струя ударяла по центру ковша, и энергия терялась из-за брызг. В 1878 году он установил первое рабочее колесо Пелтона на шахте Mayflower в Неваде. В то время колесо Knight Foundry продавалось как отраслевой стандарт, но в ходе соревнований, организованных в 1883 году на шахте Idaho в близлежащей Грас-Вэлли, конструкция Пелтона продемонстрировала значительно более высокую эффективность. Конструкция Пелтона обеспечивала 90-процентную эффективность (преобразования кинетической энергии потока в мощность), в то время как ближайший конкурент достиг менее 77 процентов – в то время как большинство существующих водяных колес обычно имели эффективность менее 40 процентов. Ненадежный источник: дата=сентябрь 2020.