Inovace vodního kola Jenišovského mlýna

Fakulta strojní

DIPLOMOVÁ PRÁCE

2010 Bc. Ji í Hauzer

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Fakulta strojní

_________________________________________________________________________

Studijní program: N2301 Strojní inženýrství Studijní obor: 3909T010 Inova ní inženýrství

Zam ení: Inovace výrobk

Inovace vodního kola Jenišovského mlýna

Innovation of the water – wheel of Jenisovsky mill

Autor: Bc. Ji í HAUZER

Vedoucí práce: Ing. Ji í ŽÁK, Ph.D. - KST Konzultant: Lud k ŠT PÁN

Miloslav JIRÁNEK

Ing. Petr NOVOTNÝ, CSc. - KEZ Hubert SITTE

Ji í HAUZER ST.

Po et stran: 116 Po et p íloh: 4 Po et tabulek: 7 Po et obrázk : 134 Po et výkres : 7

Fakulta strojní

_______________________________________________________________

__________

ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE

Jméno a p íjmení

Bc

Ji í HAUZER

Studijní program: N2301 – Strojní inženýrství obor 3909T010 - Inova ní Inženýrství

zam ení Inovace výrobk

Ve smyslu zákona . 111/1998 Sb. o vysokých školách se Vám ur uje diplomová práce na téma:

Inovace vodního kola Jenišovského mlýna

Zásady pro vypracování:

1. Seznamte se s podmínkami ešení zadaného úkolu.

2. Prostudujte a popište historii a sou asný stav.

3. Seznamte se s parametry mlýnského náhonu.

4. Prove te naplánování celého projektu vodního kola v etn jeho harmonogramu.

5. Identifikujte pot eby (dotazníkové šet ení, interview...).

6. Vygenerujte návrhy vodního kola Jenišovského mlýna.

7. Prove te výb r a ov ení vybrané varianty vodního kola.

8. Vygenerujte návrhy p ívodu vody na vybrané vodní kolo a zvolte vít zný návrh.

9. Vytvo te finální výkresovou dokumentaci v etn technického výpo tu.

10. Vytvo te prezenta ní prototyp.

11. Stanovte pot ebné náklady na realizaci vít zného návrhu.

- pr vodní zpráva: cca 65 stran textu v etn obrázk a p íloh

- grafické práce: množství nezbytné pro snadné pochopení látky tená em

výkresová dokumentace

Seznam literatury (uve te doporu enou odbornou literaturu):

Strojnické tabulky - Jan Leinveber, Pavel Vávra Hydraulika – Kolá , Pato ka, Bém

Metody inova ního inženýrství - Mašín, Šev ík Interní materiály m sta Ose ná

Vedoucí diplomové práce: Ing. Ji í Žák, Ph.D.

Konzultant diplomové práce: Lud k Št pán Miloslav Jiránek

Ing. Petr Novotný, CSc.

Hubert Sitte Ji í Hauzer st.

L.S.

prof. Ing.Ladislav Šev ík, CSc. prof. Ing. Petr Louda, CSc.

vedoucí katedry d kan

V Liberci dne 20.12.2009

Platnost zadání diplomové práce je 15 m síc od výše uvedeného data (v uvedené lh t je t eba podat p ihlášku ke SZZ).

INOVACE VODNÍHO KOLA JENIŠOVSKÉHO MLÝNA

Diplomová práce se zabývá návrhem a konstrukcí vodního kola Jenišovského mlýna p. 25 v Ose né. Jejím hlavním cílem je navrhnout a zkonstruovat vodní kolo na horní vodu s inova ními prvky a p ipravit tak podklady na jeho výrobní realizaci se z etelem na p vodní kolo a tím zatraktivnit zdejší region a zárove vytvo it zdroj zelené energie.

INNOVATION OF THE WATER – WHEEL OF JENISOVSKY MILL

ANNOTATION:

This graduation thesis is concerned with the project and the construction of the water- wheel of Jenisovsky mill at 25 Osecna. The main purpose is to design and construct a water – wheel for the upper water which incorporates with the innovative elements and to prepare details for its production with regard to the original water – wheel.This should also attract ettention to the local region and to create a source of green energy.

Klí ová slova: OSE NÁ, NÁHON, MLÝN, VODNÍ KOLO, VANTROK, PROTOTYP Keywords: OSE NÁ, MILL RACE, MILL, WATER-WHEEL, TRUNK, PROTOTYPE

Zpracovatel: TU v Liberci, KST Dokon eno: 2010

Archivní ozna . zprávy:

Po et stran: 116 Po et p íloh: 4 Po et tabulek: 7 Po et obrázk :134 Po et výkres : 7

MÍSTOP ÍSEŽNÉ PROHLÁŠENÍ

Místop ísežn prohlašuji, že jsem diplomovou práci vypracoval samostatn s použitím uvedené literatury pod vedením vedoucího a konzultant .

V Ose né dne 25.5.2010 ……...

vlastnoru ní podpis autora

Jsem si v dom toho, že diplomová práce je majetkem školy, že s ní nemohu sám bez svolení školy disponovat a že diplomová práce m že být zap j ena za ú elem využití jejího obsahu.

Beru na v domí, že po 5-ti letech si mohu diplomovou práci vyžádat v univerzitní knihovn TU v Liberci, kde je uložena.

Jméno a p íjmení : Ji í Hauzer

Adresa : Liberecká 35,

463 52 Ose ná

……...

vlastnoru ní podpis autora

Rád bych touto cestou pod koval panu Lu kovi Št pánovi, uznávanému sekerníkovi v oblasti obnovy mlýnských kol a mechanism , který mi poskytl adu užite ných informací a praktických rad.

Nezastupitelnou roli v mé diplomové práci má poslední mlyná Jenišovského mlýna pan Miloslav Jiránek, který mi dal spoustu informací k provozu a údržb mlýna.

Pod kování pat í také panu Hubertovi Sitte a Miroslavu Šubrtovi, konstruktér m a strojnímu záme níkovi Petru Polecovi, jejichž profesních poznatk jsem využil v konstrukci kola.

Dále bych cht l pod kovat vedení m sta Ose ná za zadání témata diplomové práce a za pr b žné zajišt ní p ístupu ke všem pot ebným informacím.

Pod kování pat í také panu Ing. Ji ímu Žákovi Ph.D. za neúnavné vedení práce, obsahové nasm rování textu a práce, adu podn tných rad a zkušeností a v neposlední ad za pe livé pro tení textu práce.

Nezapomenutelný dík pat í panu Ing. Petru Novotnému CSc. z Katedry energetických za ízení, za cenné informace z oblasti hydromechaniky a panu Ing. Petru Zelenému Ph.D. z Katedry výrobních systém , za pomoc p i výrob prototypu.

V neposlední ad pat í dík mé celé rodin a p átel m, kte í mi byli oporou b hem celé práce.

ÚVOD ...10

C^{ÍL PRÁCE}...10

M^ETODIKA...11

TEORETICKÁ ÁST 1 VODNÍ MLÝNY...12

1.1 STRU NÁ HISTORIE VODNÍCH MLÝN ...12

1.2 ZAM STNANCI VODNÍHO MLÝNA...13

1.3 STARÝ ESKÝ MLÝN...14

1.3.1 Pohon a p evody...15

1.3.2 Mlýnská hranice ...15

1.3.3 Mlecí za ízení ...16

1.3.4 Prosévací ústrojí...17

1.4 ESKÉ MLÝNY VOBDOBÍ INDUSTRIALIZACE...18

1.4.1 Poloum lecké mlýny...18

1.4.2 Um lecké mlýny...18

1.4.3 Válcové a automatické mlýny ...18

2 VODNÍ KOLA...20

2.1 HISTORIE VODNÍCH KOL...20

2.2 ROZD LENÍ VODNÍCH KOL...21

2.3 KORE NÍK NA HORNÍ VODU...25

2.3.1 Klasické d ev né vodní kolo: kore ník na horní vodu ...26

2.3.2 Vodní kolo s železnou h ídelí: kore ník na horní vodu...28

2.3.3 Kovové vodní kolo: kore ník na horní vodu...29

2.4 PALE NÍ KOLO...32

2.5 H ÍDEL SVODNÍM A PALE NÍM KOLEM...33

PRAKTICKÁ ÁST 3 M STO OSE NÁ ...34

3.1 LÁZE SKÝ KOMPLEX...35

3.2 SPORTOVNÍ KOMPLEX...36

3.3 TURISTICKÝ KOMPLEX...36

3.3.1 Prameny Plou nice ...37

3.3.2 Jenišovský rybník ...38

3.3.6 Zelená cyklomagistrála Plou nice...40

3.3.7 Rozhledna...41

4 MLÝNY V OSE NÉ...42

4.1 M^LÝN 1-JENIŠOVSKÝ MLÝN P.25 ...43

4.2 MLÝN 2-FERKL V MLÝN P.27 ...45

4.3 MLÝN 3-PORSCH V MLÝN P.46 ...46

4.4 MLÝN 4-MLÝN P.59 ...46

4.5 M^LÝN 5-M^{LÝN P}.45 ...46

4.6 MLÝN 6-KO VAR V MLÝN P.37...47

5 MLÝNSKÝ NÁHON JENIŠOVSKÉHO RYBNÍKA...48

5.1 M ENÍ PR TOKU NA NÁHONU...49

5.1.1 M ení na p epadu v náhonu ...50

5.1.2 M ení V - p epadem ...52

5.1.3 Pr tok vody v náhonu dle pana Miloslava Jiránka ...53

NÁVRHOVÁ ÁST PROJEKT VODNÍHO KOLA JENIŠOVSKÉHO MLÝNA P. 25 6 ÚVOD DO PROJEKTU ...54

6.1 O VODNÍM KOLE A PROJEKTU...54

6.2 ZDROJ PROBLÉMU...56

6.3 CÍL PROJEKTU...56

6.4 ZÁM R PROJEKTU...56

6.5 INOVACE PROJEKTU...57

6.6 ROZSAH PROJEKTU...57

6.7 HARMONOGRAM CELÉHO PROJEKTU...57

7 KONCEPT VODNÍHO KOLA...59

7.1 DOTAZNÍKOVÝ PR ZKUM...59

7.2 IDENTIFIKACE POT EB...61

7.3 GENEROVÁNÍ KONCEPTU VODNÍHO KOLA...63

7.3.1 Pr zkum již známých ešení vodního kola...63

7.3.2 Stanovení základních rozm r vodního kola Jenišovského mlýna p. 25 ...65

7.3.3 Dekompozice komplexního vodního kola Jenišovského mlýna p. 25...68

7.3.4 Generování návrh vodního kola Jenišovského mlýna p. 25...69

7.3.4.4 Varianta 4 - míšené vodní kolo s rozetou ...72

7.3.4.5 Varianta 5 - míšené vodní kolo s rozetami ...73

7.3.4.6 Varianta 6 - míšené vodní kolo s rozetou ...74

7.3.4.7 Varianta 7 - míšené vodní kolo se sva ovanou h ídelí...75

7.3.4.8 Varianta 8 - míšené vodní kolo s osmi nosnými a pracovními ástmi ...76

7.3.4.9 Varianta 9 - kovové vodní kolo s rozetami ...77

7.3.4.10 Varianta 10 - kovové sva ované vodní kolo...78

7.4 VÝB R OPTIMÁLNÍ VARIANTY VODNÍHO KOLA PRO DALŠÍ VÝVOJ A ZLEPŠOVÁNÍ...79

7.5 VÝPO ET VÍT ZNÉ VARIANTY VODNÍHO KOLA...80

7.5.1 Maximální výkon vodního kola...80

7.5.2 Výpo et kroutícího momentu ...81

7.5.3 Stanovení pr m ru h ídele vodního kola ...81

7.5.4 Výpo et ohybových sil h ídele vodního kola ...81

7.5.4.1 Výpo et tíhové síly h ídele...82

7.5.4.2 Výpo et tíhové síly vodního kola...82

7.5.4.3 Výpo et váhy vody v kole...83

7.5.5 Ru ní výpo et reakcí RA, RB vodního kola...84

7.5.6 Výpo et h ídele vodního kola za pomocí softwaru Mechsoft ...85

7.5.7 Ur ení ložisek h ídele vodního kola...88

7.5.8 Analýza h ídele vodního kola metodou kone ných prvk ...89

7.5.9 Kontrola pera h ídele vodního kola...91

7.5.10 Kontrola namáhání h ídele vodního kola ...91

7.5.10.1 Namáhání konce h ídele s drážkou pro pero ...91

7.5.10.2 Pevnostní kontrola h ídele pod vodním kolem ...92

7.5.11 Výpo et profilu ramena...92

7.6 STANOVENÍ FINÁLNÍ SPECIFIKACE VYBRANÉHO VODNÍHO KOLA...93

7.7 INOVA NÍ PRVKY KZAJIŠT NÍ CO NEJVYŠŠÍ Ú INNOSTI VODNÍHO KOLA...94

7.7.1 Vodní kolo se zadržova em vody ...94

7.7.2 Kolo s obráceným chodem, zadržova em vody a upraveným vantrokem ...95

7.8 MOŽNÉ VARIANTY VYUŽITÍ VODNÍ ENERGIE...95

7.8.1 Varianta 1...95

7.8.2 Varianta 2 ...96

7.8.2.1 Varianta 2: Výpo et hrubého zisku za rok ...96

8 P ÍVOD VODY NA VODNÍ KOLO...98

8.1 NÁVRH VANTROKOVÉHO ŽLABU JENIŠOVSKÉHO MLÝNA P.25 ...98

8.2 NÁVRHY ZP SOBU P ÍVODU VODY NA VODNÍ KOLO...99

8.2.1 Varianta 1 - stavidlo p ed vantrokem ...99

8.2.2 Varianta 2 - stavidla p ed vantrokem ...100

8.2.3 Varianta 3 - páková stavidla p ed vantrokem ...100

8.2.4 Varianta 4 - sklopka s otvorem ve dn vantroku...101

8.2.5 Varianta 5 - stavidlo nad vodním kolem ...102

8.2.6 Varianta 6 - nadzvednutí vantroku mimo vodní kolo...103

8.2.7 Varianta 7 - vyhnutí vantroku mimo vodní kolo ...104

8.3 VÝB R KONE NÉHO ZP SOBU P ÍVODU VODY NA KOLO...105

9 FINÁLNÍ VÝKRESOVÁ DOKUMENTACE ...106

10 PROTOTYP VODNÍHO KOLA...106

11 NÁKLADY NA REALIZACI MÉHO NÁVRHU ...108

ZÁV R ...110

OBRAZOVÁ DOKUMENTACE ...113

LITERATURA A OSTATNÍ ZDROJE INFORMACÍ...115

P ÍLOHY...116

Motto: „Kdo nezná minulost, nem že porozum t sou asnosti a poznat svoji budoucnost“

ÚVOD

Vývoj civilizace je neodmysliteln spojen s historií využívání vodní energie, která umožnila vytvo it pot ebnou technickou základnu pro rozvoj stále se rozvíjejících technologií.

Dlouhým vývojem se postupn p echázelo od nejjednodušších vodních kol klasických mlýn po d mysln jší turbíny malých vodních elektráren. Následn byly tyto malé zdroje energie zavrhovány a byly nahrazovány centrálními tepelnými elektrárnami. Vzhledem k nevídanému zne iš ování životního prost edí a nár stu spot eby elektrické energie se za alo využívat atomové energie v jaderných elektrárnách. Lidstvo si však uv domilo, že takto nelze postupovat do nekone na a proto se v sou asné dob op t navracíme zp t k obnovitelným zdroj m energie. Jedním z t chto zdroj je tak ka všudyp ítomná vodní energie. Vedle ú elu výroby zelené energie je v dnešní dob d ležitá i obnova historických vodních d l a to p edevším z hlediska turistického ruchu. Je ada možností, jak tato díla obnovovat a jakým sm rem se uchylovat. N kde se obnovují celé mlýny do p vodního stavu v etn obnovy a ukázky mlyná ského emesla, jinde se snaží vodní kola inovovat, využít nových poznatk a materiál a energii využít k výrob elektrické energie, p ípadn jejich kombinací.

Cíl práce

Tématem mé diplomové práce je návrh a konstrukce vodního kola Jenišovského mlýna s inova ními prvky. Tato práce mi byla zadána z d vod zám ru m sta Ose ná vytvo it v rekonstruovaném mlýnském náhonu Jenišovského rybníka vodní kolo nové generace.

Hlavním cílem je navrhnout a zkonstruovat vodní kolo na horní vodu Jenišovského mlýna p. 25 v Ose né a p ipravit tak podklady na jeho výrobní realizaci se z etelem na p vodní kolo a tím zatraktivnit zdejší region a zárove vytvo it zdroj zelené energie.

Z d vodu omezení rozsahu práce není možné se zabývat detailn konstrukcí vantrokového systému a po ítat p evodové ústrojí pro pohon mlýnských stroj i generátoru k výrob elektrické energie, p ípadn jejich kombinaci. Z tohoto d vodu provedu jen nastín ní možných ešení.

Svoji práci jsem rozd lil na ást teoretickou, praktickou a ást návrhovou a konstruk ní.

V teoretické ásti se zabývám kapitolami, které mi napomohly ešit konstrukci vodního kola.

s p ihlédnutím na Jenišovský mlýn a dále se zabývám problematikou mlýnského náhonu Jenišovského rybníka. Návrhová a konstruk ní ást je pak v nována samotnému vodnímu kolu, tj. generování návrh variant, výb ru a ov ení vít zné varianty, tvorb finální výkresové dokumentace a prezenta ního prototypu. V záv ru jsem shrnul pr b h práce a zhodnotil spln ní stanoveného cíle.

Jsem p esv d en, že cíl, který mi byl stanoven, je dosažitelný a doufám, že s podporou m sta Ose ná a majiteli mlýna jej budu schopen naplnit a realizovat v praxi tak, aby má práce v této oblasti byla m stu p ínosem.

Metodika

Podklady pro zpracování mé diplomové práce jsem získával z r zných zdroj . Pro vypracování teoretické ásti jsem erpal p edevším z odborných literatur a periodik z oblasti mlyná ství a vodních motor . P esný vý et je uveden v seznamu použité literatury.

Zdrojem p i získávání praktických informací pro m bylo seznámení a osobní kontakty s jedním s posledních odborník v oblasti obnovy mlýnských kol v echách, panem Lu kem Štepánem ze Zaje ic. Cenné informace jsem dostával od posledního mlyna e Jenišovského mlýna pana Miloslava Jiránka. Další poznatky jsem získával osobn od odborník , s kterými jsem se cílen kontaktoval. Kup íkladu pan Miroslav Šubrt, odborník na vodní motory mi p edal adu poznatk z oblasti výroby a usazení vodních kol. S dlouholetým konstruktérem Hubertem Sitte jsem konzultoval výrobní postupy p i výrob jednotlivých díl vodního kola.

Dalším pot ebným a cenným zdrojem informací pro m byly interní materiály m sta Ose ná.

Úvodní pasáž bych zakon il vzkazem Leonarda da Vinciho:

„Všem vynálezc m vzkazuji: nepyšn te se svou znalostí sv ta, holedbejte se pouze tím, co sami navrhnete.“

TEORETICKÁ ÁST 1. VODNÍ MLÝNY

1.1 Stru ná historie vodních mlýn

„Pojmem vodní mlýn se d íve nazývalo vše, co bylo hnáno vodou, respektive vodním kolem. Dnes je mlýn chápán jako soubor stroj ur ených k rozm l ování materiál . Mlýnem máme asto na mysli i budovu, v níž se tyto stroje nacházejí.

První vodní mlýny jsou známy z oblasti Malé Asie z 1. století p .n.l. Mezi nejstarší zmínky o vodním mlýn pat í zpráva íman , jež mluví o tom, že v dobyté rezidenci krále Mithridata (120-63 p .n.l.) v Malé Asii poznali vodní mlýn. Další dobové sv dectví o využití vodní síly bylo nalezeno v epigramu básníka Antipatra z 1. století p ed.n.l. Samoz ejm hlavním p edpokladem vzniku vodních mlýn byl krom oto ných mlecích kamen vynález vodního kola, jehož po átky nalézáme v civilizacích starého Egypta snad již p ed t emi tisíci lety.

První písemné zmínky o vodních mlýnech v echách jsou v Kronice eské z roku 1541 od Václava Hájka z Libo an, v nichž se zmi uje o založení Žatce (718) a postavení mlýna pod m stem (757). Mezi nejstarší v rohodné údaje pat í zmínka o mlýnech v Klášt e Hradišt nad Jizerou (1100) a dále zprávy o mlýn v Un ticích za vlády panovníka Zbytihn va (1125- 1140). Od 12. do 16. století se v echách stav ly mlýny p edevším p i klášterech, m stech, hradech a tvrzích. Panovník, šlechta a církevní instituce podporovali výstavbu mlýn jako zdroje jistých finan ních p íjm . Pravd podobn již ve 13. století byl zaveden mlýnský p ímus, kterým si vrchnost zajistila výsadu nuceného mletí ve svých mlýnech a pravidelné platby za mletí. Zna né rozší ení po tu vodních mlýn u nás nastalo b hem 16. století.

Umož ovala to zlepšená hospodá ská situace, výnosy obilí a možnost využití vodní energie i drobných vodote í ve vyšších polohách a to díky zavád ní vodních kol na vrchní vodu. Mlýny se v té dob stávaly svéráznou sou ástí venkovských sídel a eské krajiny. Nejv tší po et mlýn u nás je dokumentován v 19. století – 6 940 (statistika z roku 1875).

Typy novov kých mechanických mlýn v echách podle zp sobu pohonu, p ípadn dle umíst ní mlýnice v i vodote i se adily na:

1. Náb ežní – kola na spodní vodu jsou ve vodote i, mlýnice na b ehu

2. K lové – kola na spodní vodu jsou ve vodote i, mlýnice na k lech p i b ehu vodote e 3. Lodní – kolo na spodní vodu je ve vodote i, neseno spolu s mlýnicí na dvou lodích

4. Na náhonu – voda je ke mlýnu p ivád na z hl. vodote e um lým náhonem; kola vrchní, st ední, spodní nebo turbíny

5. Rybni ní – pod hrází rybníka, odkud je voda vedena potrubím nebo žlábkem na kola 6. Poto ní – p ímo na drobné vodote i, kolo na vrchní vodu

Úpadek malých mlýn v echách zapo al na p elomu 19. a 20. století a m l n kolik p í in:

I. Menší vodní mlýny zanikaly p irozeným zp sobem z d vod velké konkurence mezi jednotlivými mlyná i a d sledkem silné koncentrace výroby v nov vznikajících moderních válcových mlýnech.

II. P i mlýnech se budovaly malé vodní elektrárny, které p vodní výrobu vytla ily.

III. Zánik mlýn v d sledku výstavby velkých vodních d l – p ehrad.

IV. Zánik mlýn v d sledku postupující t žb nerostných surovin.

V. Nucené i násilní rušení mlýn v období II. sv tové války a po únorových událostech roku 1948.

Druhá polovina 20. století p inesla dovršení koncentrace výroby ve velkých mlýnech a znamenala definitivní zánik tém všech drobných mlýnských provoz .

V sou asné dob se op t objevují snahy staro eské mlýny uvést do podoby, v jaké sloužily svému ú elu. Nejlepším d kazem toho jsou vodní díla na í kách a pot cích, obnovená ob tavými nadšenci, n kdy dopln ná vodním kolem í turbínou k výrob el. energie. Zásluhou t chto lidí a také díky státní památkové pé i staré mlýny op t zdobí eskou krajinu.“ ^1.1

1.2 Zam stnanci vodního mlýna

„Po et zam stnanc mlýna se ídil jeho velikostí. B žn pracoval pod vedením majitele mlýna - pana "otce" mlyná e tým složený ze: stárka, mládka, práška, sekerníka a krajánka.

Byly však i chudé mlýny, kde veškerou práci musel zastat mlyná sám, jen s ob asnou pomocí své ženy nebo nezletilého potomka.

Mlyná - zvaný ostatními Pan Otec byl vyu ený mlyná , který byl majitelem mlýna nebo alespo jeho nájemcem.

Stárek - starší vyu ený mlyná , který ídil provoz mlýna.

Mládek - mlyná ský tovaryš, vyu ený mlyná skému emeslu.

Prášek - mlyná ský u e , kterého se stárek s panem otcem snažili zasv tit do všech taj mlyná ského emesla.

Sekerník - odborník na práci se d evem, odborník na d ev né stavby technického charakteru a d ev ná strojní za ízení. Býval trvalým zam stnancem mlýn nebo smluvn zajiš ován k

výpo tem výkon , p evod . Dokázali vyráb t vodní i ozubená kola, emenice a celá strojní za ízení menších mlýn .

Krajánek - mlyná ský pomocník, bez stálého zam stnání, který putoval krajem od mlýna k mlýnu.“ ^1.1

1.3 Starý eský mlýn

„Starým eským mlýnem je ozna ován náš mechanický obilní mlýn z období od konce 15.

století, tj. od zavedení hasa ertu, do první poloviny 20. století - pokud se tedy mlelo na kamenech a prosévalo mou ným pytlem. Název starým eský mlýn se však za al používat až v dob , kdy bylo t eba rozlišit tento mlýn od modern jšího amerikánského. Podobn vznikl v N mecku pojem starý n mecký mlýn, který se jen nepatrn odlišoval od toho eského (nap . ve výšce a pr m ru mlecích kamen ...).

Podobn došlo k zavedení výrazu eské složení, jako jednoho z mlecích za ízení. Pozd ji, kdy p ibývalo ozna ení modern jších mlýn jako um lecké, se ast ji pro staré eské složení používalo názvu oby ejné.

Mlecí složení starého eského mlýna p edstavovalo ucelený stroj s vlastním pohonem a skládalo se z t chto hlavních ástí: pohonu s p evodem, mlýnské hranice, mlecího za ízení a prosévání (viz. obr. 1.1).“ ^1.1

Obr. 1.1 Starý eský mlýn ^1/1

1.3.1 Pohon a p evody

„Starý eský mlýn m l pro každé mlecí složení jedno vodní kolo. Základní ešení spo ívalo ve stavb vodního kola, umíst ného vn návodní zdi v lednici, jehož mohutná dubová h ídel procházela pod hranicí, kde nesla pale ní kolo. To zasahovalo dolní polovinou do vyzd né prohlubn podkolí s kamenným žlabem napl ovaným vodou vždy, když kolo p íliš vysychalo. P i složení s jednoduchým p evodem m lo pale ní kolo palce na bo ní stran do mlýnice a nazývalo se lícník. Palce lícního kola zapadaly do pastorku na svislém železí, uloženém dolním koncem v pánvi ce s nárazem osazeném v kobylici. Na vrcholu železí ležela zapušt ná kyp ice – ta byla zabudována do mlecího kamene b hounu, kterým otá ela. Od železí také vycházel pohyb prosévacího pytlíku a to za pomocí va ky pod pastorkem (d íve se využívalo pale k , o které klapala odrážka pohybující hasa ertem) (viz. obr. 1.2).“ ^1.1

Obr. 1.2 Starý eský mlýn – pohon a p evody ^1/2

1.3.2 Mlýnská hranice

„Mlýnská hranice je nosnou konstrukcí pro mlecí za ízení – kameny, nasýpací koš, lup a mlecí podlahu, kterou s dolní podlahou spojovaly p íkré sch dky. Oto ný kámen b houn nesla hranice pomocí svislého železí osazeného na kobylici, uloženého na dvou vodorovných p í kách. Hranice se umis ovala podél návodní zdi, která p i jednom až dvou složeních nej ast ji spoluvytvá ela zadní pr elí mlýna. Hranici, odolávající váze kamen a ot es m p i provozu mlýna, stav li mlyná i, sekerníci nebo tesa i jako masivní konstrukci p evážn z dubových trám . Dominantou hranic je výzdoba elních sloup a hlav vodorovných p í ných trám provád nou nejen u panských, ale i u selských mlýn . Tato pracná a náro ná

výzdoba byla ur ena pro p íchozí a mle e, kte í u starých mlýn odebírali melivo práv v prostoru p ed hranicí (viz. obr. 1.3).“ ^1.1

Obr. 1.3 Starý eský mlýn – mlýnská hranice ^1/3

1.3.3 Mlecí za ízení

„Základem mlecího ústrojí byly mlecí kameny. Dolní nepohyblivý spodek ili ležák sed l na trámcích obklopen podlahou a obrubou, které áste n p evyšoval. Jeho otvor, v horní ásti tverhranný, vypl ovala kuželice s kuželíky p esn vymezující polohu železí procházejícího st edem a otá ejícího horním kamenem b hounu. B houn nesla kyp ice zapušt ná do jeho spodní plochy a nasazená na vrcholu železí. Na obrub kolem spodního kamene sed l lub (d ev ná schránka) a oba kameny uzavíral. Mezi kameny se obilí sypalo pomocí násypného koše, zav šeného nad lupem. Z lupu se melivo tla ilo otvorem vým tem v elním trámu mou níku a dále truhlí kem do mou nice k prosévání (viz. obr. 1.4).“ ^1.1

1.3.4 Prosévací ústrojí

„Do vynalezení hasa ertu se rozemleté obilí jdoucí od kamen zachycovalo p ímo do d ev ných nádob – násypek nebo do pytle (m chu). T íd ní meliva provád li pak zam stnanci mlýna ru n za pomocí žín ných sít a dalších pom cek.

Od vynalezení hasa ertu v 70. letech 15. století se stala typickým vybavením mlýnice mou nice, kterou procházel prosévací pytlík utkaný z ov í vlny nebo žíní. P ed touto mou nicí se nacházela truhla a vlastní hasa ert ukrytý mezi pale ním kolem a mou nicí. Základem hasa ertu byl svisle umíst ný vále ek, který se nacházel pod elním trámem mou nice. Pohyb vále ku zajiš ovala do n ho zapušt ná odrážka p iléhající na va ku, která se otá í s železím.

Do vále ku pronikala ješt pytlovací pružinka, která m la za úkol p itla ovat odrážku na va ku tak, aby mohly ot ásat mou ným pytlíkem. Mou ný pytlík je na horní ásti opat en kováním a há ky, za n ž je zav šen na d ev ný truhlí ek, kterým do n ho p ichází melivo.

Jeho dolní konec je okován do kruhu a má ucho k napínání. Ot ásáním pytlíku se z meliva vy le ují jemné ásti a padají do mou nice. Hrubší ásti vypadávají p es žejbro do truhly.

Truhla, n kdy nazývaná mou ná i šrotová byla u eských mlýn vždy samostatná. N me tí mlyná i tuto truhlu v tšinou nestav li samostatn , nýbrž navazovala p ímo na mou nici (viz.

obr. 1.5).“ ^1.1

Obr. 1.5 Starý eský mlýn – prosévací ústrojí ^1/5

1.4 eské mlýny v období industrializace

„Znakem mlyná ství v za átcích 19. století je tzv. um lecký nebo také um lý, amerikánský i anglický mlýn. Mlyná ství ve zmín ném období bylo odrazem pokroku ve strojírenství, p ímo je ovliv oval vynález mechanického mlýna v Americe, vysokého mletí v Rakousku i zp sobu suchého mletí v Ma arsku. S tím souviselo i zavád ní jednotlivých istících a t ídících stroj i nápad Francouz p enášet pohyb emeny. Pro v tší mlýny byl rozhodující vynález parního stroje a vodní turbíny.“ ^1.1

1.4.1 Poloum lecké mlýny

„Tyto mlýny byly budovány ve snaze modernizovat starý eský mlýn nejlevn jšími prost edky. Úpravy tém vždy provád li sami mlyná i nebo sekerníci – proto také vybavení takového mlýna má mnoho podob s r zným stupn m ešení išt ní zrna a t íd ní meliva.

Základem z stávalo mletí francouzskými kameny, p ípadn šrotování na oby ejných, p evážn pískovcových kamenech. T íd ní mouky probíhalo v p vodní nebo zv tšené mou nici, kde se místo ot ásaného pytlíku otá el mou ný hranolový vyséva . Mouka padala do mou nice, hrubší ásti vycházely p ed mou nici na žejbro. U poloum leckých mlýn se dále dbalo na po ízení stroj k p ed išt ní a išt ní zrna. Nad mlecími kameny stál hranolový vyséva (šestiboký hranol s naklon nou h ídelí). Jeho první dv pole zbavily zrno prachu a drobných ne istot, ve t etím poli propadlo celé zrno a v tší p ím si vyšly z nižšího konce vyséva e tzv. výskoku. Výjime n byl poloum lecký mlýn dopln n kapsovým výtahem, umož ujícím vynášení meliva znovu nad mlecí kameny, p ípadn zrna k išt ní.“ ^1.1

1.4.2 Um lecké mlýny

„Podoba mlýn od 2. poloviny 19. století se výrazn m nila. Zatímco kapacitu starých mlýn charakterizovala délka objektu a množství vodních kol nazna ujících po et složení, budovy nových um leckých mlýn rostly do výšky p ti až sedmi podlah.

P íklad vybavení jednotlivých podlaží um leckého mlýna (viz. obr. 1.6):

- P ízemí: hnací za ízení, transmise, pohon k jednotlivým za ízením za pomocí emen . - První podlaha: mlecí složení z kamen , šrotové stolice, vymílací stolice, sklad.

- Druhá podlaha: prostor, kam se sbíhá melivo, áste n i sklad mouky.

- T etí podlaha: stroje k išt ní a t íd ní.

- tvrtá podlaha: vyséva e mou né a krupicové.

- Pátá podlaha: vyséva e šrotové a sm sové.

Obr. 1.6 Plán um leckého mlýna ^1/6 Obr. 1.7 Inzerát nabízející modernizaci mlýna ^1/7 Pohon um leckého mlýna se asto ešil z jednoho centrálního zdroje, u vodních kol to znamenalo zvýšení výkonu zv tšením ší ek (až p es t i metry) na úkor po tu kol. P ed zavedením emen p enášela pohon hlavní svislá královská h ídel, která prostupovala z p ízemí až do h ebene st echy. Nové stroje t chto mechanizovaných mlýn p inášely dokonalejší p ed išt ní obilí, t íd ní meliva, míchání a ukládání mouky. Dopravu zrna a meliva do vyšších podlaží zajiš ovaly v té dob již b žné kapsové výtahy.“ ^1.1

1.4.3 Válcové a automatické mlýny

„Další etapou zpr mysln ní mlyná ské výroby p ineslo zavedení válcových stolic.

Jejich tovární výroba znamenala konec emeslné práce mlyná a sekerník na hlavním za ízení mlýna – mlecím stroji. Zlepšení innosti válc nastalo p ipojením rozt ra e nebo detažéru, což byl rýhovaný válec s oválnou plotnou p ipojenou pod mlecí stolici. Další zlepšení znamenalo zavád ní ty válcových stolic s rýhovanými válci. Vlastní šrotování se pak postupn zkracovalo a ustálilo na šesti až osmerém vyluš ování. Venkovské mlýny v té dob využívaly t íválcové stolice s ocelovými válci zvanými kruhovky, které se s dvouválcovými porcelánovými stolicemi používaly k p emílání a šrotování. Naše mlyná ství v té dob prožívalo období, kdy i na malých mlýnech s jedinou stolicí nechal mlyná zhotovit hrdý nápis „Válcový mlýn“ jako znak kvalitn jší mouky.

Zavedením válcových stolic i ostatních stroj umožnilo výrobu postupn automatizovat. Za átkem 20. století vznikaly poloautomatické a následn automatické mlýny, vybavené zvláštními stroji pro všechny stupn šrotování a vymílání, ímž byla naše mouka schopná konkurovat dovážené mouce.“ ^1.1

2. VODNÍ KOLA

„Vodní kola nebo též mlýnská kola jsou jedny z nejstarších stroj , které za al lov k pro pohon využívat. Jedná se o pomalub žné rota ní motory, ve kterých (až na výjimky) ú inkuje voda svou polohovou energií. Voda p sobí na kolo hlavn svou vahou, to znamená, že se polohová energie m ní v mechanickou energii.“ ^2.4

„Dlouhá léta se držela ustálená koncepce, která vycházela z výsledk ov ených v praxi.

Bylo to dáno tím, že kola stav li odborní emeslníci - sekerníci. Teprve až mnohem pozd ji za ala být vodní kola p edm tem zájmu inženýr a v deckých pracovník . Za aly se na nich uplat ovat zákonitosti hydrodynamiky a konstruk ní výpo ty. To p isp lo ke zvýšení jejich ú innosti. Bohužel k tomu došlo již v dob nástupu prvních vodních turbín. Ty, áste n vlivem módní vlny, za aly vodní kola houfn vytla ovat.“ ^2.4

2.1 Historie vodních kol

„Vývoj civilizace je neodmysliteln spojen s historií využívání vodní energie, která umožnila vytvo it pot ebnou technickou základnu pro rozvoj technologie.

Ve 2. století p . n. l. se v Ilyrii (v západní ásti Balkánského poloostrova) snad poprvé konstruují vodní kola s vertikální h ídelí pro pohon mlýnských kamen . Jde o první aplikaci neústrojné p írodní síly na za ízení vázané na pevné místo. Pozd ji (1. století p . n. l.) se za íná využívat zlepšený zp sob vodního kola s horizontální osou a p enosem otá ení na vertikáln uspo ádané mlýnské kameny spojovaný se jménem ímského stavitele Vitruvia Pollia.

Úpadkem moci íma kolem roku 450 n. l. se za íná uplat ovat vodní energie v širší mí e k uleh ení lidské práce. B hem n kolika století se vyvíjí vodní kolo od speciálního za ízení používaného p i mletí obilí ve všeobecn využívaný energetický stroj. Vodní kola se nejen široce uplat ují, ale vyvíjí se i jejich ešení. Ve 14. století se objevují konstrukce tzv.

kore ník , tj. vodních kol se svrchním nátokem, které umož ovalo zvýšení výkonu až na dvojnásobek. V 16. století se používá vodních kol o pr m ru až 12 m a výkonu až 7,5 kW. V 17. století se krom klasického ešení používají i vodní kola využívajícího dynamického ú inku vodního paprsku, která jsou ur itou p edetapou vývoje rovnotlaké vodní turbíny.

Teprve v 18. století je empirie p i realizaci vodních kol podložena teoretickým a experimentálním zkoumáním proud ní a modelovým výzkumem. V druhé polovin 18. století navázal angli an John Smeaton (1742 - 1792) na výzkum Švýcar Dauila Bernoulleho a

rozeta). Konstrukté i pak uvád li do praxe výkonn jší kola s lepším ú inkem s p ibývajícím použitím kov , jakými bylo nap . kolo Ponceletovo, Sagebienovo a Zuppingerovo. Sou asn se v té dob objevují první nová ešení vodních motor pracujících na reak ním principu, vedoucí k vývoji vodní turbíny. P elom 19. a 20. století p edstavuje vyvrcholení vývoje základních typ vodních kol a následné intenzivní orientace na vodní turbíny.

V echách se za átky vodních kol váží k prvním vodním obilním mlýn m. Na za átku novov ku se v našem prost edí ustálila stavba vodních kol t chto základních typ : kola na spodní vodu – lopatková i h ebená e (na v tších tocích s malým spádem) a kola kore ková zvaná vlk (na malou vodu s menším spádem). Na vodote ích s v tším spádem se do konce st edov ku uplat ovala kola na vrchní vodu, kde kore ek vytvá ela lopatka, boky kola a jeho podbití, pozd ji ješt svorec. Zmín né h ebená e, typické pro mlýny v nížinách, a obojí kore níky, stav né v podh ích, z staly dlouho do 20. století p evážejícími typy kol u nás.“ ^2.1

2.2 Rozd lení vodních kol

1) Podle zp sobu využívání vodní energie:

1a) Vodní kola lopatková

Lopatková vodní kola p evážn využívají kinetické energii vody (voda se opírá do plochy). Stav la se nejprve s rovnými lopatkami radiáln umíst nými, na které voda natékala p ibližn kolmo. Kolem kola byl vytvo en t sný betonový, zd ný nebo d ev ný žlab, aby voda p es hrany lopatek nep etékala. Jednalo se hlavn o kola se spodním pop ípad st edním nátokem. Stav la se pro spády 0,1 – 2,5 m, pr tok 1,5 – 5 m³s^-1.

1b) Vodní kola kore ková

Tyto kola využívají p evážn potenciální energii, tedy tzv. „st ední a horní vodu“. Voda vtéká do kore k (polouzav ených nádob) i s jistou kinetickou energií a je t eba této složky energie také využít k dosažení co nejv tší hydraulické ú innosti vodního kola.

Pro optimální provoz se kore ky plní z 1/3 až 1 své hloubky p i obvodové rychlosti 1,5 až 2 m/s. P i v tších obvodových rychlostech p sobí odst edivé síly a voda se p ed asn vylévá.

Ú innost se také zhoršuje, když vodní kolo brodí v dolní vod , zejména u kol s rotací proti proudu dolní vody. Kola se stav la pro spády 2,5 až 12 m a pr toky v rozmezí 0,05 do 0,6 m³s^-1.

2) Podle místa nátoku vody na kolo:

2a) Kola na spodní vodu

Kola na spodní vodu jsou nejstarším typem, mají rovné lopatky a jsou do vodního toku pono ena svou spodní ástí. Pokud voda v potoku nebo ece poklesla, asto se kola dostala celým obvodem nad vodní hladinu a zastavila se. Sm r otá ení t chto kol byl opa ný než sm r proudu vody (viz. obr. 2.1-2a).

Mezi kola na spodní vodu pat í:

- Vlk (s kore ky bez podbití)

- H ebená (lopatky vysunuté z obvodu kola) – nap . st ikový h ebená

- Lopatník (lopatky nejsou vysunuté z obvodu kola) – nap . lopatník s p epadem, lopatník s kulisou, lopatník s voletem

- Povodní kolo (s možností skláp ní lopatek p i velké vod p esahující nad úrove h ídele, jen výjime n )

- Hubená (kolo u povodního mlýna, které se p i velké vod dalo zvedat)

- Moderní kola na spodní vodu – nap . Sagebienovo kolo, Ponceletovo kolo, Zuppingerovo kolo s voletem (nízkospádové)

2b) Kola na vrchní vodu

Kola na vrchní vodu mají místo lopatek jakési d ev n „truhlí ky“ (kore ky). Voda se na kolo p ivádí svrchu, pomocí vantroku. Kola se otá ejí stejným sm rem jako plyne proud. Mají až dvakrát vyšší ú innost než p edchozí kola, nejsou tak závislá na stavu vody v toku, stavba vantroku však vyžaduje pom rn náro ná technická ešení (viz. obr. 2.1-2b).

Mezi kola na vrchní vodu pat í:

- Kore níky – nap . kore ník na horní vodu, kore ník na horní vodu s obráceným chodem

- Vratné kore níky (dv ady kore k pln ných podle pot eby sm ru otá ení pro pot eby v dolech)

- Belík, valach (malý pr m r, bez kruh a široké lopatky)

2c) Kola na st ední vodu

Jakýmsi kompromisem mezi ob ma p edchozími typy jsou kola na st ední vodu. Tento typ kol využívá kinetickou i potenciální energie vody, která je k n mu p ivád na výše, než je hladina odtékající vody (viz. obr. 2.1-2c).

Mezi kola na st ední vodu pat í:

- Kore ník s vnit ním podbitím

- Kore ník s vn jším podbitím – nap . kore ník s vnit ním nátokem (Božkovo kolo) - Moderní kola na st ední vodu – nap . Zuppingerovo kolo s p epadem, Bachovo kolo,

Zuppingerovo kolo s kulisou

Obr. 2.1 Základní len ní vodních kol ^2/1

„Volba typu kola závisela na p írodních podmínkách, na množství vody, jejím spádu a také na zkušenosti mlyná e.

Zvláštním typem byla vodní kola používaná na lodních mlýnech. Lodní mlýny byly, jak už název napovídá, postaveny p ímo na lodích, zakotvených na v tších ekách. Kola byla samoz ejm na spodní vodu, nehrozilo jim tedy „vyschnutí“. Je z ejmé, že p i poklesu hladiny klesal celý mlýn a sním i kolo, takže jeho ponor z stával stále stejný. Navíc se mohly lodní mlýny v p ípad pot eby celkem snadno p emístit na vhodn jší (hlubší) místo na ece.“ ^2.1

3) Podle sm ru otá ení kola vzhledem k proud ní spodní vody 3a) S otá ením ve sm ru proudu dolní vody

3b) S otá ením proti proudu dolní vody

Na p elomu 19. a 20. století je možno považovat vývoj základních typ vodních kol za ukon ený a byl znám rozsah jejich použitelnosti (viz. obr. 2.2).

Obr. 2.2 Graf použitelnosti jednotlivých druh kol ^2/2

Hodnoty ú innosti n kterých typ vodních kol (viz. tab. 2.1):

Tab. 2.1 Ú innosti n kterých typ vodních kol

Protože se budu ve své diplomové práci zabývat kore níkem na horní vodu a rozsah práce mi neumož uje zabývat se ostatními typy vodních kol, proto z t chto d vod nastíním detailn ji problematiku jen kore níku na horní vodu.

Typ kola Ú innost [%]

Kore ník na horní vodu s obráceným chodem až 85 Kore ník na horní vodu oby ejný 65 80

Lopatník s kulisou 65 70

Lopatník s p epadem 60 75

Lopatník s voletem 45 55

Zuppingerovo kolo 70 78

Ponceletovo kolo 60 65

Sagebienovo kolo až 80

St ikový h ebená 30 35%

Belík (valach) 25 30%

2.3 Kore ník na horní vodu

„Kore ník na horní vodu je nejtypi t jší vodní kolo v eských zemích. Vynálezce tohoto kola není znám, avšak systém kola popisoval již ímský u enec Plinius, narozený 132 let p ed našim letopo tem.“ ^2.4

„Princip t chto vodních kol je založen na využití polohové energie vody m g H . Voda p itékající vantrokem nad mlýnské kolo plní kore ky (polouzav ené nádoby), umíst né na obvodu kola, takže se kolo otá í vahou vody v kore kách. Voda s kore ky otá ením kola klesá (vlivem gravitace) a p i spodní hladin se voda z kore k postupn (n kdy necht n p ed asn ) vylévá do spodního odpadního žlabu.“ ^2.3

„Kore ník na horní vodu se však nemusí otá et jen p sobením polohové energie vody.

ást polohové energie vody m g H lze p ípadn p ed vtokem do kola p em nit v pohybovou energii ^{1 2}

2m c (nap . výtokem pod stavidlem umístn ným na konci vantroku, výtokem kulisou u dna, p epadem), ímž se polohová energie zmenší na ^{1 2}

m g H 2m c . Kolo se pak otá í jednak p sobením polohové

energie ^{1 2}

m g H 2m c (vahou vody v kore kách), jednak p sobením pohybové energie

1 2

2m c (p sobení vody na st ny kore k v nejho ejší ásti kola).“ ^2.3

Obr. 2.3 Kore ník na horní vodu ^2/3

„Kore ník na horní vodu se otá í ve sm ru p ítoku vody vantrokem (viz. obr. 2.3). Nevýhodou tohoto chodu je nižší ú innost p i vzestupu dolní vody a brod ní kola v ní. Z tohoto d vodu bylo nutné navrhnout kolo n kolik centimetr (5 až 10 cm) nad hladinou dolní vody. Další mezera, se kterou se u vodních kol muselo po ítat p i konstrukci, byla mezera mezi kolem a dolní hranou výtoku z horního vantroku – ta se volila 4 až 5 cm.“ ^2.1

„Tento typ kola má ú innost 65 až 80% rovnající se i jednodušším typ m turbín. Používá se pro spád nad 2,5 m a pr toky od 0,05 do 0,6

2.3.1 Klasické d ev né vodní kolo: kore ník na horní vodu

„Kore níky nazýváme kola, která byla opat ena kore ky – sklípky vytvá ejícími prostor pro zachycení vody. Základem klasických d ev ných kol byly dva obvodové kruhy – v nce, nesené na h ídeli rameny. Na v nce byly pak uchyceny lopatky, svorce, podbytí – poddénky a spole n vytvá ely kore ek.

Bo ní kruhy (v nce) byly sestaveny ze zdvojených fošen o tlouš ce 4 až 5 cm a ší ce od 20 do 30 cm, u kol do pr m ru 2,5 m z 2x4 kus , do pr m ru 6 m 2x6 kus a u v tších 2x8 kus (na jeden kruh). Kruh i v nec byl složen tak, že se z fošen vy ezané tvrt p ekládaly o polovinu délky a sešívaly se d ev nými dubovými kolíky (h eby) a do jejich rozštípnutých konc se vrážely dubové klínky - utvrzují se. Tyto kolíky se dávaly do tvrtí ve dvou adách vzdálených od kraj 5,5 cm tak, aby byla mezi p íštím kore kem vždy jedna dvojice. V nce m ly drážky, které sloužily pro uchycení šikmých lopatek a svorc (radiáln orientované prkénka). Drážka pro svorec (od vnit ní strany kruhu k p edem vyvrtanému otvoru, kterým pak procházel ep svorce - ten byl v jedné t etin kruhu) byla 2,5 cm hluboká a široká podle síly prkna svorce. Drážka pro lopatku šla od p edem vyvrtaného otvoru na vn jší okraj kruhu, byla stejn hluboká jako u drážky pro svorec a byla široká dle tlouš ky prkénka pro lopatku.

D ev né lopatky a svorce byly složeny z prken, spojených v úhlu. Lopatka svírala s obvodem kola p ibližn úhel 30 , kdežto svorec p i dn kore k byl radiální. Obvodové st ny kore k byly pak te nami ke kružnici o polom ru 0,87 R . Kore ky se oby ejn asi o ¹

4

rozte e p ekrývaly. P i v tším pln ní kore ku se volil úhel pon kud menší, p i menším pln ní pon kud v tší než 30°.

D ev ná h ídel vodního kola byla zásadn z dubu. Opracování takového masivního t žkého kusu vyžadovalo velkou odbornost, zkušenost a zna nou p esnost. Rozm ry h ídelí ovliv ovala ada hledisek, délky se pohybovaly p ibližn od 4 do 12 m a pr m ry od 40 do 95 cm. Konce h ídele ve tvaru kužele se opat ovaly epy, p vodn kovanými, od 17. století také odlévanými ve vysokých d evouhelných pecích do pr m ru 70 až 200 mm. epy zabíhaly do na íznutého h ídele 40, 60 i více cm (dle velikosti h ídele a kola) n kolika zp soby. Pokud se kovaly, bývaly do h ídele zapušt ny ve tvaru háku (viz. obr. 2.4a), od nástupu litinových ep m la jejich zapušt ná ást podobu lopaty i listu (viz. obr. 2.4b), p ípadn tyto listy byly troj až ty stranné (roz len né do více ploch) (viz. obr. 2.4c). epy byly pak zajišt ny obru emi naraženými zatepla na kuželovité konce h ídele.

epy se otá ely v ložiskách nazývaných shlaví ka, zhotovená v tšinou ze d eva – jasanového suku, dubu nebo kupovaného svatého d eva, p ípadn z osv d eného kamene.

Ob shlaví ka byla podložena dubovým shlavím, které leželo na dvou p í ných remlících dob e upevn ných na kamenech (viz. obr. 2.5).

Obr. 2.4 Varianty ep h ídele 2/5 Obr. 2.5 Detail uložení h ídele ložisku

Vodní kolo je na h ídeli neseno rameny, zhotovenými p evážn z dubu, mod ínu i borovice. Od st edov ku p evládaly dva základní zp soby uchycení vodních kol:

1) Na dlab - ramena procházely dlaby osou h ídele (obvykle t i trámce tvo í šest ramen) (viz. obr. 2.6). Na konci ramen jsou p í né p eslice, které nesou kruhy kola. U širších kol bylo nutné šestici ramen zdvojit, p ípadn ztrojit (p i konstrukci kola se t emi kruhy). V tomto p ípad nesly kruhy nosidla, což jsou trámce spojující konce ramen.

2) Obkro ný zp sob – je to zp sob, p i kterém na obou stranách kola dva a dva páry ramen h ídel obchází. Na h ídeli, v tomto míst upravené do osmihranu, jsou ramena zaklínována – zatažena závla í (viz. obr. 2.7). Daleko mén se používal jiný obkro ný zp sob uchycení ramen, zvaný na sedlo, kdy dv šestice ramen obepínaly do šestihranu upravenou ást h ídele se vzájemným propojením. Hlavní výhodou obkro ného zp sobu je to, že neoslabuje hlavní h ídel.“ ^2.1

2.3.2 Vodní kolo s železnou h ídelí: kore ník na horní vodu

„P vodn d ev né h ídele vodních kol s kovovými epy nahrazovaly postupn od za átku 19. století h ídele železné. Byly lité v žebrovaném tvaru, osoustružené jen v místech pro r žice a ložiska, n kdy též i ve tvaru plechové nýtované trouby, zakon ené vsazenými litými r žicemi s epy. Pozd ji se používala plná ocelová h ídel kruhového pr ezu.

R žice (rozety) byly lité kruhové desky, vyztužené žebry, opat ené nábojem pro h ídel, p ilitými kom rkami pro ramena a nálitky pro radiální a diagonální ty e. D ev ná ramena, zasazená p isekanými konci t sn mezi klínové nebo rovné st ny kom rek a pojišt ná proti posunutí v kom rkách ješt litými nosy, jsou p itažena n kolika silnými šrouby se spole nou tuhou podložkou.

R žice byly z montážních d vod p lené a spojené k sob šrouby. Používaly se dv r žice, širší kola m la t i, a proti protá ení na h ídeli jej zajiš ovalo pero s nosem(viz. obr. 2.8).

Zpo átku se užívala ložiska d ev ná v dvoudílných ložiskových domcích. Ta byla asto sestrojena tak, aby umož ovala vým nu kluzné d ev né ásti, provád né p izvednutím a podložením h ídele za ložiskem. Potom se d ev né obložení z domku vyrazilo na vn jší stranu a nahradilo novým d ev ným dílem. Rozvoj strojírenské výroby p inesl použití litinových dvoudílných kompozicových pánví v dvojitých litinových domcích. Proti bo nímu posunu byla h ídel v ložisku zajišt na vysoustruženým vybráním v ší i ložiska (viz. obr. 2.8).

Obr. 2.8 Kovová h ídel s rozetou a ložiskem ^2/6

Detaily r žic se lišily podle modelu výrobce. Mezi rameny byl na r žici otvor pro táhlo na druhé stran , p ipevn né ke kruhu kola. P itažení se provedlo maticemi na závitu táhel.

Výhodou t chto popisovaných železných h ídelí je jejich životnost a možnost opracování se strojnickou p esností, což m lo p íznivý vliv na použití lepších ložisek a ešení p evod s celkovým vlivem na lepší ú innost kola. Nevýhodou byla cena, n kde i výrobní dosažitelnost.

D ev nou ást kola tvo ily v nce s lopatkami, svorci a poddénkami konstruk n ešené jako u klasického vodního kola. Ze d eva byly také nosné ramena, která u shora popsaných kovových h ídelí kotvily v kom rkách r žice. Pro svoji materiálovou konstrukci (d evo, kov) bylo toto kombinované vodní kolo nazýváno míšenec.“ ^2.2

2.3.3 Kovové vodní kolo: kore ník na horní vodu

„Od druhé poloviny 19. století docházelo nejprve k výrob ocelových i odlévaných h ídelí s rozetami k uchycení d ev ných ramen vodních kol, postupn k zavád ní ocelových ramen, plechových nebo litinových kruh a plechových zak ivených lopatek. Sou asn se vyráb la kola celokovová i kombinovaná mnoha zp soby se d ev nými prvky.“ ^2.2

„Celokovová vodní kola vyráb ly p edevším továrny mlýnských stroj jako nap . J.

Kohout – Smíchov, J. Škrlandt – eské Bud jovice a specializované strojírenské provozy jako nap . Rainberg a Novák a slévárna Josef Porkert a mnoho dalších.“ ^2.2

„Konstrukci kovových kol tvo ily postranní plechové v nce, silné 4 až 7 mm, složeny z jednotlivých segment , snýtovaných mezi rameny na jednostranné stykové desky. Plechové

dno, silné 4 až 6 mm, bylo vytvo ené rovn ž z n kolika ohnutých segment , snýtovaných zevnit úhelníky, bylo p inýtováno spodem kruhovými úhelníky k plechovým v nc m.“ ^2.3

„Plechové lopatky, silné 3 až 7 mm, byly ohnuté dle vyšet eného tvaru a byly p inýtovány okrajovými úhelníky k plechovým v nc m a dnu. Ramena z „želez“ pak bývala zapušt na mezi dva krátké radiální uhelníky, p inýtované k v nc m, a s v nci a úhelníky snýtována (viz.

obr. 2.9).“ ^2.3

Obr. 2.9 Plechové lopatky a jejich upevn ní na v nec a dno ^2/7

Konstrukce plechových lopatek ^2.3

„Voda vytéká v tšinou stavidlovým otvorem ve tvaru paraboly (viz. obr. 2.11). Osa paraboly st edního vlákna ABC s vrcholem A v hloubce h pod ₀

ho ejší hladinou leží ve svislé rovin výtokového otvoru AD. Vodorovná výtoková rychlost vody c jest te nou této paraboly ve vrcholu A. Za as t prob hne áste ka vody:

ve vodorovném sm ru dráhu y c t

ve svislém sm ru dráhu ²

2 x g t .

Obr. 2.10 Konstrukce paraboly^2/8

Vylou ením asu t plyne rovnice paraboly ₂²

2 x g y

c

2 2 2

c 2

y x p x

g ,

jejíž parametr 2p ² c²

g

Ohnisko paraboly F leží pod vrcholem A ve vzdálenosti ²

2 2

p c

AF g (viz. obr. 2.10) Parabola st edního vlákna protíná obvod kola v bod B. Poloha st edu kola O se volí tak, aby bod B ležel ve vrcholu kola, n kdy též p ed vrcholem nebo za ním, a aby úhel , který svírá te na paraboly v bod B s te nou kola ve vrcholu A byl 12 až 15°.

Bod B vtoku vody do kola se obdrží, vede-li se k parabole te na, sklon ná k ose AF v úhlu 75°. Te ný bod ur uje vrchol kola B.

Aby ztráta p i vtoku vody na st ny kore ku byla co nejmenší, m lo by se zak ivení kore ku shodovat s relativní dráhou vody (parabola) – ta se musím vyšet it následovn :

Za as t prob hne ástice vody v parabole dráhu BC. Polom r kola BO se otá í v témž ase o oblouk BJ u t do polohy JO, a polom r kola OC do ^´ polohy OC, p i emž C C B J . Bod ^´ _{1 1} C^´je tudíž bodem relativní dráhy. Tento bod se obdrží , nanese-li se TU BJ u t . Polom r UO protíná oblouk o polom ru OC v relativním bod C^´(viz. obr. 2.11).

Vyšet í-li se tímto zp sobem relativní polohy ke všem bod m absolutní dráhy BC, obdržíme jejich spojením relativní dráhu vody BC^´, podle které by m l být kore ek zak iven.

Obr. 2.11 Geometrie: relativní dráha vytékající vody^2/9

Kore ek zak ivený p esn podle relativní dráhy má však tu nevýhodu, že se voda z kore ku

spodní vod . Aby tudíž ztráta p ed asným výtokem vody z kore k byla co nejmenší, p ipouštívá se áste n ráz vody p i vtoku do kore ku. Plechová lopatka se zak iví dv ma kruhovými oblouky, z nichž prvý p i obvodu kola o v tším polom ru se opíše tak, aby se dotýkal vyšet ené dráhy st edního vlákna BC^´a protínal obvod kola v bod 1, takže

1 0,5

B t, druhý o menším polom ru, tvo ící pokra ování prvého oblouku, se pak zahne radiáln ke dnu kore ku.“^2.3

2.4 Pale ní kolo

„Pale ní kolo n kdy nazývané pale ník tvo ilo ást p evodového mechanismu mlýnského složení. Bylo upevn no na h ídeli uvnit budovy a bylo opat eno soustavou vým nných habrových, dubových nebo jasanových palc s lichob žníkovým tvarem ozubení. Pale ní kolo zapadalo do menšího p evodového kole ka – pastorku (n kdy nazývané lucerny i trejbu), který p es další emenový i ozubený p evod pohán l transmisi i generátor (období industrializace). U starého eského mlýnu p evod spo íval v p ímém záb ru pale ního kola do pastorku (kladnice), který je na stejné h ídeli (železí) s mlýnským kamenem (b hounem) – ten byl tímto p evodem také otá en dle vypo tených obrátek. Pale ní kolo se stav lo v ur itém pom ru k vodnímu kolu, jeho pr m r dosahoval nej ast ji dvou t etin vodního kola.

Podle umíst ní palc rozeznáváme dva základní typy pale ních kol: lícní a elní. Lícní pale ní kolo má palce vsazeny do boku kruhu a elní má palce vystupující z obvodu kola.

Klasické d ev né lícní pale ní kolo bylo složeno ze skruží lícních a p íramkových (dv vrstvy fošen po 8 cm), jež byly sestaveny ze tvrtí. tvrtí se nazývá každý díl p i skladb ze ty , šesti nebo osmi kus . Pale ní kolo m lo obvykle šest ramen a šest dvojitých tvrtí. Lícní skruž je p íramková, zaoblená pouze na vn jší stran kola. P íramková skruž bývala dovnit rovná nebo zdobn vytvarovaná a sloužila k upevn ní ramen áste n zapušt ných v zá ezech – žlabinách, hlubokých 15 cm. Do rozm ených otvor v lícní skruží, provrtaných a z líce áste n do obdélníku vydlabaných pro hrdla palc , se za ezávaly palce. Tyto klasická d ev ná kola se vyráb ly z dubu, jilmu, jasanu a palce kola z habru, akátu a jasanu.

Od poloviny 19. století postupn p icházela do mlýn pale ní kola s litinovými v nci, dopln ná d ev nými náboji (sada palc v pale ním kole). Jasanové, akátové nebo habrové palce, dlouhodob sušené, se oproti palc m d ev ných kol vyzna ovaly menší rozte í, tlouš kou i délkou, naopak jejich ší ka dosahovala až 130 mm. Nabíjely se do mírn kónických otvor v litinových v ncích a také je zajiš ovaly d ev né klínky.“^2.1

2.5 H ídel s vodním a pale ním kolem

„H ídel s vodním kolem a p išroubovaným pale ním kolem byla uložena ve 2 ložiskách (viz. obr. 2.12-b), p i samostatném pale ním kole též ve 2 ložiskách (viz. obr. 2.12-a), s pale ním kolem uspo ádaným letmo za ložiskem (viz. obr. 2.12-c), anebo ve 3 ložiskách s pale ním kolem uloženým mezi druhým a t etím ložiskem (viz. obr. 2.12-d).

Obr. 2.12 H ídel s vodním a pale ním kolem - možné varianty uložení v ložiskách^2/10

„H ídel je ohýbán vahou vodního kola, pale ního kola nebo samostatného pale ního kola, vahou vody v kole, obvodovou silou v zubech a vlastní vahou. Má-li kolo p išroubovaný pale ní kolo, není h ídel zkrucován. P i samostatném pale ním kole je h ídel mezi vodním a pale ním kolem zkrucován momentem M .“_k ^2.3

2.1 ŠT PÁN L., K IVANOVÁ M.: Dílo a život mlyná a sekerník v echách, ARGO 2000, 308 s., ISBN 80-7203-254-2

2.2 ŠT PÁN L., URBÁNEK R., KLIMEŠOVÁ H. A KOLEKTIV: Dílo mlyná a sekerník v echách II, ARGO 2008, 316 s., ISBN 978-80-257-0015-0

2.3 HÝBL J.: Vodní motory, eská Matice technická s podporou Ministerstva školství a národní osv ty, 170 s., . V.274

2.4 http://mve.energetika.cz/vodnimotory/kola-obecne.htm

PRAKTICKÁ ÁST

3. M STO OSE NÁ

M sto Ose ná (Oschitz) leží na 50°42' severní ší ky a asi 14°55' východní délky ve výši 379 m nad mo em na jižní stran Ješt dského poho í a na pokraji Ralské pahorkatiny.

Ose ná byla založena pravd podobn n kterým z Vartenberk v první polovin 13. století na zemské obchodní stezce mezi eským Dubem a hradem D vínem. V roce 1565 zde byl postaven kostel sv. Víta, ve kterém se nachází rodinná hrobka rodu Bieberstein a rodiny Schleinitz . Roku 1576 povýšil Rudolf II. na p ímluvu

svobodného pána von Oppersdorf Ose nou na m sto. Obr. 3.1 M sto Ose ná ^3/1

M sto má rozlohu 2806,25 ha na katastrálních územích Ose ná, Lázn Kundratice, Druzcov, Kotel, Zábrdí a Chrastná. M sto má 1 060 trvale žijících obyvatel, ale od kv tna do

íjna se zvýší jejich po et o cca 2 500 (chalupá i, láze ští hosté, rekreanti).

M sto Ose ná je lenem dobrovolného svazku obcí Podralska a také Podješt dí, Svazu m st a obcí R a lenem sdružení láze ských míst R.

Lázn Kundratice vznikly jako sou ást m sta Ose ná roku 1881 a pat í mezi jedny z nejstarších lázní v echách, ve kterých se používá jako p írodní lé ivý zdroj slatina.

M sto Ose ná se rozkládá v malebné krajin . Vedle les , luk a pastvin jsou zde rybníky Mlékárenský, Ko var v, Láze ský, Chrastenský a Jenišovský. U posledního z nich pramení eka Plou nice. Druzcovem protéká Druzcovský potok a Zábrdím í ka Zábrdka. Jelikož je Ose ná sou ástí cykloráje Podralsko, je tato oblast doslova protkána hustou sítí dob e zna ených cyklotras i turistických stezek.

Území spravované m stem Ose ná bych z hlediska volno asových aktivit rozd lil do t ech ástí (viz. obr. 3.2):

1. Láze ský komplex 2. Sportovní komplex 3. Turistický komplex

Obr. 3.2 Plán m sta Ose ná – rozd lení území do t ech komplex

3.1 Láze ský komplex

Láze ský komplex vlastní a provozují Lázn Kunratice, a. s. a tvo í ho p t budov.

Láze ská budova – Balneo provoz, slouží k provád ní lé ebných úkon . Správní budova slouží jako administrativní a její sou ástí je jídelna a kuchy . Další t i budovy – Šárka, P emysl a Dalibor slouží jako ubytovny pro pacienty.

Hlavním úkolem spole nosti je poskytování láze ské pé e (preventivní, kurativní a rehabilita ní), správa a využití p írodních lé ivých zdroj v etn jejich ochrany, hostinská innost a specializovaný maloobchod. Lázn poskytují svým host m procedury, které p sobí velice p ízniv p i mnohých onemocn ních. Nej ast jší chorobou, která se v lázních lé í, je degenerativní postižení kloub a páte e. Lázn využívají p edevším svého p írodního lé ebného zdroje – slatiny, k tak zvané peloidoterapii. Tento bohatý zdroj kunratické sirnoželezité slatiny p ináší velmi dobré výsledky u chorob pohybového ústrojí. Tuto lé bu slatinnými koupelemi dopl uje celá ada fyziatrických lé ebných úkon .

Akciová spole nost je zárove nejv tším zam stnavatelem v Ose né a sou asn s nejv tší