7.6　上射水轮

如果从高处流下的水流被引入早期灌溉水轮轮缘上的陶罐中，这些陶罐会接连被灌满，具有附加重量的轮子的一侧将会下倾，转到底部的陶罐里的水会自动被倒空，这样就得到了轮子的旋转运动和机械动力。这种上射水轮的转动方向与下射水轮的方向相反。很显然，带有大小有限的瓶颈的容器使用起来并不方便，因此使用一连串横跨轮面并具有更大流量的木槽会更有效。水流将会变浅，而且与引水上去的水轮几乎一样宽。这一水轮本身（图114）是这样构成的，把两组轮辐以某一合适的距离固定在轴上，而外端连接在形成轮周的木制弧段上。

图114　典型的上射水轮，两边的侧板已去除约1600年。

在这些轮辐的横贯轮面钉上一些基板，在基板的两端垂直钉上两块1英尺或更宽一些的由坚固的厚板制成的护板，在这些厚板之间是由轻质木料构成的铲斗，这些铲斗的一端嵌入与它靠近的护板内。因此，铲斗的截面类似于一个三角形水槽，第三条边敞开接水。以后的水轮只用两块基板构成铲斗的前部和底部，这种形状沿用了好多年，直到引入弯曲的铁板制作铲斗。(https://www.daowen.com)

另一位土木工程师格林（Joseph Glynn）在19世纪建造了许多大型水轮，他写道：“斯米顿先生的实验证明，当水轮外周的速度稍大于3英尺/秒时能获得最佳效果，因此，使上射水轮外周速度保持3.5英尺/秒或210英尺/分，就成为一个通用的规则。经验表明，这种速度既适用于最低的水轮也适用于最高的水轮，并且如果水车的其他工作部分也合适的话，就会产生几乎接近最大可能的效果。但是，也有实践表明，当落差高度和水轮直径增加时，高水轮的速度可以提高到上述速度以上而没有明显的动力损失，一座24英尺高的水轮可以以6英尺/秒的速度转动而其动力没有任何重大的损失。”格林在建造几座直径为30英尺以上的铁制上射水轮时，均采用了6英尺/秒的速度。通过这种提高速度的办法，30英尺水轮的转速从每分钟2.25转提升到差不多每分钟4转。更快的速度意味着只需较少的传动装置就能以所需的速度驱动机器，并能按与速度成反比的接近比例降低水轮和轴上的载荷。此外，较高速水轮的动量也能获得均匀运动的收益。另一方面，正如格林所述，因为一座非常大的上射水轮成本很高，笨重而又缓慢，所以在直径大小上是有极限的。