Водяне колесо

Горизонтальне, мутовчасте чи «норвезьке» колесо, «норвезький млинок» (англ. Norse mill), «грецький млинок»[1][2] — водяне колесо, яке закріплене на вертикальному валу. Вода ллється згори через лотоки. Являє собою найпростішу, архаїчну форму сучасної водяної турбіни. Перша згадка про водяні колеса належить до бл. 400 року до н. е.[3], про колесо з горизонтальною віссю — до бл. 200 р. до н. е., отже, мутовчасті колеса є найдавнішим типом водяних коліс.

Потокове колесо (англ. stream wheel) занурене нижньою частиною у воду. ККД такого колеса до XVIII ст. становив близько 20 %, пізніше його вдалося довести до 50-60 %.

Нижньобійне колесо

Нижньобійне чи підливне колесо — вертикально встановлене водяне колесо з горизонтальною віссю, яке урухомлюється потоком води з низької греблі, що б'є на нижню частину колеса. Більшість енергії припадає на силу течії води і порівняно мало — на силу падіння.

Термін «нижньобійне колесо» може вживатися в кількох споріднених, але відмінних значеннях:

• колесо, в якого потік води проходить під ним;[4]
• колесо, в якого потік води б'є на нижню чверть;
• колесо, лопаті якого занурені у воду (тобто потокове)[5][6].

Водяні млини з підливними колесами називаються «підсубі́йними»[7] (від пол. podsiębierny)[8] «підсубі́йками», «підсубі́йниками»[9][10][11].

Середньобійне колесо

Середньобійне колесо (англ. breastshot wheel) — вертикально розташоване водяне колесо, що приводиться в рух потоком води, який б'є приблизно на середину висоти її задньої половини.

Вони характеризуються такими особливостями:

• черпаки мають специфічну форму для зменшення турбулентності при надходженні водного потоку;
• черпаки мають отвори на боках для виходу повітря при надходженні води;
• мурований «фартух» майже впритул до задньої частини колеса, з-під якого вода наповнює черпаки.

У цьому типі колеса використовується як кінетична енергія (потоку води), так і потенційна (висоти падіння і ваги води).

Верхньобійне колесо

Внаслідок малого просвіту між «фартухом» і колесом є ймовірність заклинювання і пошкодження останнього плавучим сміттям (корчами, гілками). Для захисту колеса встановлюється дерев'яна чи металева решітка (у США її називають trash rack).

Середньобійне колесо менш ефективне порівняно з верхньобійним і задньобійним, але уможливлює використовувати сильний водний потік і відповідно забезпечити високу потужність. Такі колеса були вельми поширені в США і вважається, що вони зіграли значну роль у промисловій революції[3].

Верхньобійне чи наливне колесо — вертикально встановлене водяне колесо з горизонтальною віссю, що урухомлюється потоком води, який падає на черпаки згори колеса.

До типового наливного колеса вода підводиться зверху через лотоки, кінець яких розташовується трохи назад від осі. Вода наповнює черпаки на передній половині колеса, роблячи її важче «порожньої» задньої. Вага повертає колесо, потім вода виливається з черпаків у нижній канал.

Задньобійне колесо

Водяні млини з наливними колесами були відомі як «коречні»[12], «корчаки́», «коре́чники»[13][14]: від слова «корець», яким називали лопатку-черпак такого колеса, складену з двох дощок («сноза» і «корчівки»)[15][16][17].

Задньобійне чи наливне назаднє водяне колесо — різновид верхньобійного, де вода ллється прямо перед його верхньою точкою. На відміну від звичайного верхньобійного, задньобійне обертається проти годинникової стрілки, таким чином, напрямок його руху в нижній частині збігається з напрямком руху води в нижньому каналі, що робить його більш ефективним. Найбільш повно воно показує свою ефективність під час підтоплень нижнього каналу, коли низ колеса опиняється зануреним у воду і верхньобійне має долати її опір. Такі колеса підходять для млинів, розташованих на річках, що зазнають значних змін у водному режимі.

Існують колеса, що сполучають ознаки вищеперелічених типів. Наприклад, верхньобійне колесо може отримувати додаткову енергію від потоку води під ним, подібно потоковому колесу.

Колеса з реверсивним рухом

Особливий тип мішаних коліс — колеса з реверсивним рухом. Таке колесо має два ряди лопатей чи черпаків, спрямованих в протилежні напрямки, таким чином, що воно може обертатися в різні боки: залежно від напрямку подаваного потоку води. Колись такі колеса використовували в гірництві в підіймальних пристроях. Змінюючи напрямок обертання колеса, підіймали чи опускали бадді з рудою в шахтах чи на схилах. На валу кріпився канатний чи ланцюговий барабан (нім. Kettenkorb). Характерно, що колесо було споряджене гальмовим пристроєм, щоб забезпечити можливість швидкої зупинки механізму. Найраніший відомий малюнок реверсивного колеса належить Георгію Агріколі і датується 1556 р.