Oppgangssag - fra elv til sagramme

Abstract

Dette arbeidet undersøker hvilke faktorer som påvirker kraftveien fra inntaksdam til sagramme, på tradisjonelle vanndrevne oppgangssager fra slutten av 1700-tallet. Arbeidet belyser kritiske punkt i konstruksjonen av denne typen sagbruk, og redegjør for tradisjonelle løsninger.

Kildenmaterialet viser at enkelte mål følger et mønster. Vannhjulet som driver saga har ofte en diameter rundt 2 alen, og en bredde fra 1 alen og oppover, avhengig av hvor tung last hjulet skal drive. 1 ny norsk alen er 62,8 cm, og var en vanlig måleenhet rundt 1800. Radius på krumtappen ligger rundt 26 til 34 cm, eller ca 10-13 norske tommer. Dette gir rundt en alen (24 norske tommer) slaglengde på sagramma. Veivstanga har en lengde på 1,5 til 3,3 meter. Materialet antyder at fallhøyden fra inntaksdam til vannhjul er omkring 4,5 til 5,5, meter, men grunnlagsmaterialet er tynt på dette punktet. Oppgangssagene har jobbet med en hastighet på 50 – 80 slag i minuttet. Det er likevel mange nyanser i dette mønsteret.

Framstillingen av grunnleggende prinsipper i moderne strømningsteori, og enkle beregninger av vannhastighet, omdreiningstall og kraftmengde viser hvordan vannet oppfører seg. En fremgangsmåte for enkel beregning av omdreiningshastighet ut fra fallhøyde og vannmengde blir beskrevet.

Beskrivelsen av de praktiske arbeidsforsøkene viser først planlegging og bygging av en modell av en halv oppgangssag i skala 1:6. Denne blir bygd med tradisjonelle teknikker i så stor grad som mulig, for å få fram, og løse, lignende problemstillinger som veileder Arne Pedersen kom opp i ved restaureringen av Aursfjordsaga i 1978. I denne prosessen er det mange mange momenter som ligner på bygging av en fullskala sag. Modellen er bygd med to formål: Å fungere til testing av forskjellige problemstillinger som oppstår i kraftveien, og i neste omgang kunne fungere som en utstillingsmodell.

I det første eksperimenntet med modellen settes den opp med tre forskjellige vannrenner og avslutninger mot vannhjulet, for å teste ut hvordan disse virker under ellers like forhold. Stikk i strid med forventningene, presterer en vannrenne som slutter inntil, og ikke går under vannhjulet, bedre enn en som gjør det.

I det siste eksperimentet blir vannstrømmen i den mest effektive vannrenna fra det første eksperimentet forstyrret på forskjellige måter. Testen bekrefter at en vannstrøm med mye turbulens og luft gir mindre kraft til vannhjulet.

Rapporten konkluderer med at tradisjonell kunnskap og erfaring på bygging og drift er avgjørende for at en oppgangssag skal fungere godt. Videre at modellen er godt egnet for testing og simulering av reelle problemstillinger på en fullskala sag.

This work examines the factors that influence the power path from the intake dam to the saw frame, on traditional water-powered frame saws from the end of the 18th century. The work sheds light on critical points in the construction of this type of sawmill, and explains traditional solutions.

The source material shows that some measurements follow a pattern. The water wheel that drives the saw often has a diameter around 2 alen, and a width from 1 alen and upwards, depending on the working load on the wheel. 1 new Norwegian alen (divided into 24 Norwegian inches), is 62.8 cm, and was a common unit of measurement around 1800. The radius of the crank is around 26 to 34 cm, or about 10-13 Norwegian inches. This gives around 1 alen vertical movement on the saw frame. The crank rod has a length of 1.5 to 3.3 meters. The material suggests that the drop height from the intake dam to the water wheel is about 4.5 to 5.5 meters, but the material is thin at this point. The frame saws have worked at a speed of 50 - 80 beats per minute. But there are still nuances in this pattern.

The presentation of basic principles in modern flow theory, and simple calculations of water velocity, speed and amount of power show how the water behaves. A method for simple calculation of rotational speed based on drop height and amount of water is described.

The description of the practical work experiments first shows the planning and construction of a model of a frame saw in scale 1:6. This is built with traditional techniques as much as possible, to bring out, and solve, similar problems that supervisor Arne Pedersen came up with during the restoration of Aursfjordsaga in 1978. In this process there are many moments that are similar to the construction of a full-scale saw. The model is built with two purposes: To function for testing various issues that arise in the power path, and in the next round could function as an exhibition model.

In the first experiment with the model, it is set up with three different chutes and terminations against the water wheel, to test how these work under otherwise equal conditions. Contrary to expectations, a chute that ends close to, and does not go under the water wheel, performs better than one that does.

In the last experiment, the water flow in the most efficient chute from the first experiment is disturbed in different ways. The test confirms that a water flow with a lot of turbulence and air gives less power to the water wheel.

The report concludes that traditional knowledge and experience in construction and operation is crucial for a frame saw to work well. Furthermore, the model is well suited for testing and simulation of real problems on a full-scale saw.