Как построить кузнечный трип-молот

Прокопайте канал (отводной канал или шлюз), который отводит часть ручья или реки к месту установки и подаёт ровный поток к тому месту, где будет находиться колесо. Затвор в голове канала позволяет запускать, останавливать и регулировать поток. Вся машина работает за счёт этой движущейся воды — гравитация и поток являются единственным источником энергии.

Соберите водяное колесо и установите его на прочной железной оси, вращающейся в неподвижных подшипниках. Расположите его так, чтобы отведённая вода била по колесу — сверху (наливное) или по нижним лопастям (подливное). Напирающая вода создаёт постоянный крутящий момент на оси.

Соедините тяжёлый деревянный или чугунный распределительный вал с осью водяного колеса так, чтобы он вращался вместе с колесом. Именно этот вращающийся вал будет приводить в действие молот.

Установите выступающие изогнутые железные кулачки (выступы) вокруг распределительного вала. Каждый кулачок — это палец, который будет захватывать и поднимать молоток-балку один раз за оборот. Чем больше кулачков на валу, тем больше ударов за один оборот.

Выточите тяжёлую деревянную балку — хвостовик (helve) — и установите её на неподвижную ось вращения (точку опоры), чтобы она качалась, как качели: хвост со стороны распределительного вала, головка со стороны наковальни.

Выкуйте тяжёлую железную головку молота и закрепите её на рабочем конце рукояти. Это масса, которая выполняет удары; её вес, падая с высоты, наносит удар.

Закрепите тяжелую железную наковальню на прочном основании непосредственно под головкой молота, выровняв её так, чтобы головка ударяла строго по рабочей поверхности наковальни. Здесь располагается заготовка, по которой наносятся удары.

Расположите билу так, чтобы её хвост находился на пути кулачков. Когда распределительный вал вращается, каждый кулачок должен зацепить нижнюю сторону хвоста, поднять его, а затем чисто отпустить по мере прохождения кулачка.

Откройте шлюз. Колесо поворачивается, поворачивается распределительный вал, и каждый кулачок поднимает хвост помола — поднимая головку. В тот момент, когда кулачок проходит, хвост опускается, и головка под действием силы тяжести падает на наковальню. Один проход кулачка = один удар. Это весь цикл, повторяющийся, пока течёт вода.

Управляйте молотом с помощью затвора в голове канала: больше воды означает более быстрое колесо и более быстрые и сильные удары; меньше воды замедляет или останавливает его. Затвор является регулятором подачи.

Многие исторические кузни использовали тромп: падающая по трубе вода увлекает за собой воздух, сжимает его в камере внизу, и по трубам этот ровный поток дутья подаётся к огню горна — без мехов и без вентилятора. Он питает горн той же падающей водой, которая приводит в действие молот.

Нагрейте заготовку в горне — для уплотнения губчатой крицы или вытяжки полосы. Удерживайте её на наковальне под падающим бойком и позвольте молоту делать работу: уплотнение крицы, вытяжка и формовка идут намного быстрее, чем могли бы идти при работе ручным молотком.

Основная идея: кулачковый молот преобразует вращательную энергию водяного колеса в вертикальный повторяющийся удар. Кулачок лишь поднимает боёк, а не наносит удар; силу создаёт сила тяжести. Количество ударов в минуту задаётся числом кулачков, умноженным на скорость вращения колеса; сила удара определяется массой бойка и высотой его подъёма.

Почему это было важно: до появления паровой машины именно так там, где была вода, ковали кованое железо и сталь в мире: более 2000 лет крицы уплотнялись и прутки вытягивались с помощью водяного двигателя. Тот же принцип в 1840-х годах был масштабирован в паровой молот и промышленную революцию, последовавшую за ним. Несколько водяных кузнечных молотов до сих пор приводятся в действие вручную.