De Natuur Populair Geïllustreerd Maandschrift, gewijd aan de natuurkundige wetenschappen en hare toepassingen, onder redactie van Dr. A. van Hennekeler en Dr. N. van de Wall. met medewerking van Dr. E.F. van de Sande Bakhuijzen, Dr. H. Blink, Dr. J.D. Boeke, Dr. Vitus Bruinsma, Dr. J. Campert, Dr. J.C. Costerus, H. van Eck, Dr. W. Gleuns, R.E. de Haan, A.D. Hagedoorn, Dr. P.J. Kaiser, Prof. Dr. C.M. Kan, Dr. N.P. Kapteijn, Dr. D. de Loos, F.J. Lugt, Dr. J.E. Rombouts, Dr. R. Sinia, Dr. H. van de Stadt, W. Verweij Azn., H.C. van Woerden en anderen.
Vierde jaargang 1884. Utrecht, J.G. Broese
_____________________________________________
Nieuwe windmolens. Uit: De Natuur, 15 April 1884 - 4e jaargang
Nieuwe windmolens. Terwijl in vroegeren tijd schier alle molens door wind of water gedreven werden, wordt dit thans hoe langer hoe zeldzamer. De schilderachtige windmolen is reeds bijna geheel verdrongen door de logge steenmassa, binnen welke het stoomwerktuig zijn heerschappij voert en men kan er haast van verzekerd zijn, dat de enkele exemplaren, die hier en daar nog aanwezig zijn, spoedig het lot hunner voormalige medearbeiders zullen gaan deelen. De oorzaak hiervan is bekend: de beweegkracht van den stoom is in de meeste opzxichten te verkiezen boven die van den wind. Het arbeidsvermogen, dat de stoom bezit, hebben we geheel in onze macht; we kunnen er elk oogenblik over beschikken in hoeveelheden naar verkiezing, te beginnen met een klein gedeelte van een paardekracht tot zooveel paardkrachten als men noodig heeft. Het arbeidsvermogen van den wind daarentegen ontvangen we op tijden en in hoeveelheden, waarover we geen beschikking hebben; nu eens ontvangen we meer, dan weder minder, op sommige tijden niets, op andere te veel. Maar aangezien dit arbeidsvermogen ons kant en klaar geschonken wordt en het arbeidsvermogen van andere motoren (behalve dat van stroomend water) eerst ten koste van een voorafgaanden arbeid kan verkregen worden, ligt het voor de hand, dat de windmotoren onder alle bestaande motoren tot de goedkoopst werkende behooren. Zij zouden dus zeker niet zoo in onbruik geraakt zijn als nog niet een tweede oorzaak daartoe had medegewerkt. Onze klassieke molenboeken kunnen het getuigen, dat onze windmolens een hoogen ouderdom hebben en dat men er zich in een groot tijdvak weinig op toegelegd heeft hun overouden vorm te verbeteren om een grootere werking te verkrijgen. Als overal blijkt ook hier, dat stilstand is achteruitgang. In den laatsten tijd begint men weder in te zien, dat het onverantwoordelijk zou wezen, zooveel arbeidsvermogen, als de natuur ons maar voor het nemen doet toekomen, ongebruikt te laten voorbijgaan en tracht men dan ook den vorm der windmotoren zoo te wijzigen, dat zij ons veel meer arbeid leveren, dan wij gewoon waren van de oude molens te ontvangen. Het zijn alweder de praktische Amerikanen, die ons hierin voorgingen en zoogenaamde wind-turbines vervaardigden, welker vorm aanmerkelijk van dien onzer windmolens afwijkt. Het doel van deze motoren is hoofdzakelijk het in werkingstellen van pompen, die het water tot een zekere hoogte opvoeren, waar het in een vergaarbak voor verschillende doeleinden wordt verzameld. Zoo kon men waterleidingen tot stand brengen voor alleenstaande huizen of fabrieken en tot het bevloeien van tuinen en weiden. Ook voor de waterstations van spoorweglijnen doen dergelijke motoren in Amerika goede diensten. In Duitschland en in Frankrijk vindt dit streven, om de windmotoren uit hun verval weer op te richten, navolging. Fig. 5. De panemoon door Lequesne en Lefebvre opgesteld te Grand-Quevilly bij Rouaan. Zoo bedacht Anton Bohlken te Varel aan de Jahde voor eenige jaren een constructie van een zoogenaamd horizontaal windrad, waarbij vier rechthoekige windvleugels aan den wind blootgesteld, elk om zijn vertikale as, zoodanig wentelen, dat zij alle het geheele rad in dezelfde richting om zijn vertikale as trachten te draaien. Op de tentoonstelling te Frankfort a.d. M. in 1882 was een tourbillonwindmotor van Purger, die een pomp, een dorschmachine en een kleinen maalmolen in beweging bracht. Deze motor had acht wieken of windschermen van 5 meter hoogte en 4 meter breedte, die in de richting der stralen van een achthoek vertikaal opgesteld, een draaiende beweging gaven aan de vertikale as, waarmede zij verbonden waren. Het gewicht van het bewegelijke gedeelte bedroeg 1900 Kg., en toch was alles zoo goed in evenwicht opgesteld, dat het geheele rad reeds bij den geringsten luchttocht draaide. In Frankrijk werd door Lequesne en Lefebvre een horizontaal windrad vervaardigd, dat in beginsel overeenkomt met dat van Bohlken. Zij noemden het een Panémone (fig. 5) en gaven er zelf de hier volgende beschrijving van: Een cilindervormig raam, dat om zijn vertikale as kan draaien, draagt 30 lichte houten vleugels van 2 bij 0,4 meter; deze vleugels kunnen draaien om hun eigen assen, die de staven van het raam vormen; elke vleugel wordt door zijn as verdeeld in twee rechthoeken van ongelijke breedte, in de verhouding van 1 tot 2. In den stand van rust staan deze vleugels met hun dikteafmeting in den wind en bieden dan bijna geen oppervlak voor den wind aan. Elke vleugel MN (fig. 1) kan bij het draaien om zijn as A twee standen MN, M'N', die met elkander een hoek maken van 70°, links en rechts van de raaklijn TT' van een cirkelomtrek cc', wiens middelpunt zou samenvallen met het middekpunt van den molen en door het punt A zou gaan.
1
De vleugel kan in de standen MN en M'N' gehouden worden door de twee veeren RR', als zij in aanraking komen met de stuiting B. Een ijzerdraad ff' verbindt deze stuiting met den toestel, die voor het buiten werking stellen van de vleugels dient (fig. 3). Fig. 1. Fig. 2. Figuur 2 stelt een horizontale doorsnede voor van den panemoon en vertoont den bijzonderen stand van elken vleugel op een gegeven oogenblik. Zij xij de richting van den wind, vz de zin van draaiing, M een vleugel; volgen wij dezen gedurende een geheele omwenteling, dan zien we, welke twee standen hij beurtelings en zonder eenigen schok bij de draaiing aanneemt, waarbij hij nu eens (van 1 tot 13) den wind op de eene zijde opvangt en dan weder (van 14 tot 25) op de andere zijde; de vleugel is alleen werkeloos in de standen van 26 tot 30. De projectie van het oppervlak, dat aan den wind is blootgesteld en een nuttige werking geeft, heeft voor een beschouwer, op een afstand staande met den wind, een inhoud, die gelijk is aan het product van de hoogte der vleugels met 9/10 van de middellijn van den geheelen toestel; dit aanzienlijk oppervlak is een gevolg van de omstandigheid, dat de vleugels nog nuttig werken, als zij in de standen van 14 tot 25 en van 1 tot 6 tegen den wind in terugkomen. De verandering van stand 13 in 14 (fig. 2) geschiedt zonder schok; dit behoeft een nadere aanwijzing: op het oogenblik, dat een vleugel den stand 13 inneemt, is hij voor zijn deel ab aan de werking van den wind onttrokken door den vleugel, die in den stand 12 is; daar de wind hem slechts in het gedeelte bc treft, geraakt hij vrij, maar door de omwenteling van den geheelen toestel medegevoerd, komt hij in zijn nieuwen stand, juist op het oogenblik, dat hij geheel gemaskeerd is en dus zonder schok. Wat de stuitingen betreft, zij worden bestuurd door ijzeren draden, die uitkomen op het midden van den molen, waar de inrichting is, die de vleugels automatisch aan de stormvlagen onttrekt. De samenstelling van dit gedeelte (fig. 3) is als volgt. Een windvaan AB, die vrij om de molenas kan draaien en door den wind in een bepaalden stand wordt gehouden, draagt een plaat C met geleding in D, altijd tegenovergesteld aan den wind. Met een hevigen wind daalt de plaat C onder de drukking van den wind, de twee pennen E, van welke slechts één in fig. 3 zichtbaar is, drukken den band F langs de as naar beneden en door bemiddeling van de ijzeren draden ff plaatsen de vleugels zich met hun scherpen kant in den wind. Bedaart de wind weder, dan heeft het omgekeerde plaats en de molen herneemt zijn beweging. Om te gemoet te komen aan het bezwaar, dat wind zulk een onbestendige beweegkracht is, stellen Lequesne en Lefebvre voor een veelvoudigen molen te bouwen, samengesteld uit een vereeniging van panemonen. Fig. 3.
Fig. 4. Verklarende schetsen van den Panemoon van Lesquesne en Lefebvre. Zij ABCD (fig. 4) een groot cirkelvormig geraamte, waarin elke tusschenruimte als abcd, gevormd door de opstaande zuilen, een panemoon bevat, dan zal men gemakkelijk het vermogen van al deze panemoonelementen in het centrum vanhet geheele stelsel kunnen ophoopen; men zou zelfs verscheidene verdiepingen van dergelijke stelsels of groepen van stelsels kunnen vervaardigen en ze onderling met elkander kunnen vereenigen. De geheele veelvoudige molen zou door elk element op dezelfde wijze gericht worden en daar de windrichting met den horizon steeds ongeveer een hoek van 15 graden vormt, zou de wind op de elementen in een hoogere verdiepjng kunnen werken over de elementen heen, die in een lagere verdieping staan.
2
Een ander voorbeeld van een geheel nieuw ingerichten windmolen is de zoogenaamde atmosferische turbine van A. Dumont (fig. 6, 7 en 8.) [noot redactie Sileahmmer: fig. 6 en 7 ontbreken]. In een ijzeren wiel van 4 meter middellijn, nemen de wieken van ijzerblik 7/8 deelen van het geheele oppervlak in. Deze wieken zijn zoo gebogen, dat als men de deeltjes ergens op de achtervlakte genomen onderzoekt, men bevindt dat zij in een omgekeerden zin van de beweging, evenredig met het vierkant van de snelheid, waarmede zij rondwentelen, van elkander afwijken. De geheele toestel rust op den top van een holle vertikale kolom, zoodat hij daarop draaien kan naar de richting van den wind, waarbij de wieken zelf den behoorlijken stand aangeven, zelfs onder de drukking van een wind, wiens snelheid niet meer dan anderhalven meter per secunde bedraagt. Bij een gewonen windmolen moet deze snelheid ten minste 2 meer zijn. Dank zij het groot oppervlak en de voordeelige kromming harer wieken en de gemakkelijke draaibaarheid kan de turbine de zwakste luchtstroomingen ten nutte maken. Volgens de opgaven van den maker, geeft zij bij een middelmatigen wind tweemaal meer arbeid dan de oudere windmotoren. Bijv. met een wind van 7 meter snelheid verkrijgt men 0,37 paardekracht of met een toestel, wiens middellijn 5 malen grooter zou zijn, 15 paardekrachten. Volgens waarnemingen, door Smeaton, Coulomb en anderen gedaan, geven de best ingerichte molens met wieken van 20 meter lengte, bij een zelfde windsterkte, slechts 5 tot 8 paardekrachten. Hoe sterk de wind ook moge wezen, 18 tot 20 meter in de secunde, toch maakt de turbine van 4 meter middellijn, zonder eenige belemmering en steeds vlak voor den wind, nooit meer dan 40 tot 42 omwentelingen in de minuut, en met deze grootste snelheid draait zij zonder gevaar van breken, zonder geraas en zonder schokken. Met een zwakken wind is de snelheid van draaiing betrekkelijk grooter dan met een hevigen wind. Als de wind een snelheid heeft van 2 meter in de secunde, loopt het wiel aan den omtrek met een snelheid van 4 meter; door een wind van 10 meter gedreven, heeft het wiel aan den omtrek slechts een snelheid van 11 meter. In dit opzicht maakt de turbine een uitzondering op den algemeenen regel, volgens welken alle molens een ongeveer driemaal zoo groote snelheid hebben als de wind. Geen molen kan daarom met volle zeilen een snelleren wind dan van 12 meter verdragen; bij een hevigen wind moeten de zeilen opgenomen en de molen vastgezet worden om vernieling te voorkomen. De turbine levert ook dan nog een anzienlijken arbeid. Dit is te danken aan de kromming der wieken, welker gang niet sneller wordt door den weerstand der lucht tegen hun achterzijde, welke evenredig toeneemt met het vierkant van de snelheid der beweging. Zij hebben daarom ook geen neiging om zich in de richting van den wind te verplaatsen, hoe sterk die ook zijn moge. Deze bijzonderheid blijkt uit het feit, dat het uiteinde van de as geen drukking oefent tegen de plaat, die dit einde tot steunpunt dient. Als de toestel in vollen gang is, drukt het einde van de as zelfs in het geheel niet tegen de plaat, en komt het geheele wiel zelfs eenige millimeters naar voren. Bij een proeftoestel werd een steunplaat van zacht koper aangebracht, en bevond men na een tweemaandelijksch gebruikt, dat het door de punt van de as bog niets was uitgesleten. Fig. 8. Atmosferische turbine van A. Dumont, tentoongesteld in het Palais de l'Industrie te Parijs. Tijdens een landbouwwedstrijd, die in het vorige najaar te Parijs gehouden werd, had Dumont de wind-turbine tentoongesteld, welke in fig.8 is voorgesteld, en die daar ter plaatse een zuigpomp in werking bracht. De vervaardiger beweert, dat zij gemiddeld een driemaal grooteren arbeid leverde dan alle tot hiertoe gebruikte werktuigen van gelijken aard. Zoo verbeterd, is het mogelijk, dat de windmolen een nuttige rol zal blijven vervullen, vooral in het verzamelen en ophoopen van arbeidsvermogen, waarover men op bepaalde tijden zal kunnen beschikken. In plaats van onze zaag-, koren-, oliemolens enz., zien wij dan wellicht spoedig panemonen en turbines op de daken verrijzen, om ons het tegenwoordig zeer gewenschte arbeidsvermogen, de elektriciteit te bezorgen tot een zoo geringen prijs, dat deze geen bezwaar meer oplevert, om haar algemeen in toepassing te brengen. H.
3
Extra: Het panemoon: een "revolutionaire" windmolen uit 1884 verschenen in augustus 2010 in het Belgische Lowtech Magazine www.lowtechmagazine.be/2010/het-panemoon-een-revolutionaire-windmolen-uit-1884.html Microwindturbines hebben een conceptueel probleem: hun inzetbaarheid is beperkt omdat er in het binnenland en zeker in steden niet genoeg wind staat. Niettemin blijven fabrikanten speciaal vormgegeven windturbines ontwerpen waarvan vervolgens wordt beweerd dat ze door die specifieke vormgeving wel genoeg elektriciteit kunnen leveren. Dat doen de uitvinders van kleine windmolens al 130 jaar, zo blijkt uit een artikel van "De Natuur", gepubliceerd in april 1884. Het verhaal bespreekt onder meer het "Panémone" van de Fransmannen Lequesne en Lefebre [Lefebvre] (illustratie hiernaast), en het nauw verwante "zoogenaamd horizontaal windrad" van uitvinder Anton Bohlken, "waarbij vier rechthoekige windvleugels aan den wind blootgesteld, elk om zijn verticale as, zoodanig wentelen, dat zij alle het geheele rad in dezelfde richting om zijn verticale as trachten te draaien." Of dat uiteindelijk ook gelukt is, wordt niet vermeld.
Reacties (1) Sietz Leeflang | 09 augustus 2010 om 12:53 nm Op bladzijde 335 van het 100 jaar oude boek 'Farmers of Forty Centuries' van de Amerikaanse landbouwkundige en visionair F.H.King staat een door hem in 1909 op de zoutvlakten bij Tianjin gemaakte foto van een uit acht in een horizontale carrousel geplaatste kantelzeilen. Dit type windmolen, een Panémone avant la lettre, was toen al vele eeuwen in gebruik als aandrijfkracht van een kettingpomp, maar vermoedelijk hebben de uitvinders Lequesne en Lefebvre met hun Panémone dat in 1884 niet geweten. We hebben het vooral aan Joseph Needham te danken dat we in het westen te weten zijn gekomen met hoeveel eeuwen de Chinezen met hun techniek, hun landbouw en hun ecologische inzichten op ons vooruit liepen, zoals op de grote Brusselse tentoonstelling "China Hemel en Aarde" in 1988, met hulp van Needham ingericht, werd aangetoond.
4
