Водяное колесо

Водяные колеса, используемые для управления лодками, см. весло. Колеса, используемые исключительно для подъема воды, см. нория. О фабриках или отраслях промышленности, приводимых в движение водяными колесами, см. водяная мельница.

Водяное колесо - это гидроэнергетическая система; машина для извлечения энергии из потока воды. Водяные колеса и гидроэнергетика широко использовались в Средние века, обеспечивая энергией большую часть промышленности в Европе, наряду с ветряной мельницей. Чаще всего водяное колесо использовалось для помола муки на мельницах, но другие виды применения включали литейные работы и механическую обработку, а также колочение льна для использования в производстве бумаги.

Водяное колесо состоит из большого деревянного или металлического колеса с рядом лопастей или ведер, расположенных на внешнем ободе и образующих движущую поверхность. Чаще всего колесо устанавливается вертикально на горизонтальной оси, но ванное или норвежское колесо устанавливается горизонтально на вертикальном валу. Вертикальные колеса могут передавать мощность либо через ось, либо через кольцевую передачу и обычно приводят в движение ремни или шестерни; горизонтальные колеса обычно непосредственно приводят в движение свой груз. Канал, созданный для воды после выхода из колеса, обычно называют "хвостовой частью".

Перевернутое водяное колесо высотой 42 фута питает Старую мельницу в колледже Берри в Риме, штат Джорджия.Zoom
Перевернутое водяное колесо высотой 42 фута питает Старую мельницу в колледже Берри в Риме, штат Джорджия.

История

Основная статья: Watermill

Греко-римская Европа

Технология водяного колеса была известна давно, но широкое применение она получила лишь в Средние века, когда острая нехватка рабочей силы сделала такие машины, как водяное колесо, экономически выгодными. Однако водяные колеса в Древнем Риме и Древнем Китае нашли множество практических применений для приведения в действие мельниц для толчения зерна и других веществ. Римляне использовали как стационарные, так и плавучие водяные колеса и ввели водяную энергию в других странах Римской империи. Известно, что римляне широко использовали водяные колеса в горнодобывающей промышленности: огромные водяные колеса римской эпохи найдены в таких местах, как современная Испания. В I веке до н.э. греческий эпиграмматист Антипатр из Фессалоник был первым, кто упомянул о водяном колесе.

Древний Китай

По крайней мере, к I веку нашей эры китайцы династии Восточная Хань начали использовать водяные колеса для дробления зерна на мельницах и для приведения в действие поршней-мехов при ковке железной руды в чугун.

В тексте, известном как "Синь Лунь", написанном Хуан Таном около 20 г. н.э. (во время узурпации Ван Манга), говорится, что легендарный мифологический царь, известный как Фу Си, был ответственным за создание пестика и ступки, которые развились в устройство наклонного молота, а затем отбойного молотка (см. отбойный молоток). Хотя автор говорит о мифологическом Фу Си, отрывок из его сочинения дает намек на то, что к I веку нашей эры в Китае широко использовалось водяное колесо.

В 31 году нашей эры инженер и префект Наньяна Ду Ши применил комплексное использование водяного колеса и механизмов для приведения в действие сильфона доменной печи для создания чугуна. Водяные колеса в Китае находили как практическое применение, так и необычное. Изобретатель Чжан Хэн (78-139) первым в истории применил движущую силу для вращения астрономического инструмента - армиллярной сферы - с помощью водяного колеса. Инженер-механик Ма Цзюнь (200-265) однажды использовал водяное колесо для приведения в движение и работы большого механического кукольного театра для императора Минга из Вэй.

Средневековая Европа и современность

Цистерцианские монастыри, в частности, широко использовали водяные колеса для приведения в действие мельниц разного типа. Ранний пример очень большого водяного колеса до сих пор сохранился в монастыре начала XIII века Real Monasterio de Nuestra Senora de Rueda, цистерцианском монастыре в Арагонском регионе Испании. Мельницы (для кукурузы), несомненно, были самыми распространенными, но существовали также лесопилки, мельницы и мельницы для выполнения многих других трудоемких работ. Водяное колесо оставалось конкурентоспособным по сравнению с паровым двигателем вплоть до промышленной революции.

Главная трудность водяных колес заключалась в их неотделимости от воды. Это означало, что мельницы часто приходилось располагать вдали от населенных пунктов и вдали от природных ресурсов. Однако водяные мельницы все еще использовались в коммерческих целях вплоть до двадцатого века.

Водяные колеса с овершотом и шагом назад подходят там, где есть небольшой поток с перепадом высот более 2 метров, часто в сочетании с небольшим водохранилищем. Колеса с грудным и нижним ходом могут использоваться на реках или реках с большим объемом воды и большими водохранилищами.

·        

Грудное водяное колесо

·        

подстреленное водяное колесо

·        

Перевернутое водяное колесо

Самым мощным водяным колесом, построенным в Великобритании, было 100-сильное водяное колесо Quarry Bank Mill Waterwheel около Манчестера. Конструкция с высоким нагрудником была снята с производства в 1904 году и заменена несколькими турбинами. Сейчас оно отреставрировано и является музеем, открытым для посетителей.

Современные гидроэлектрические плотины можно рассматривать как потомков водяного колеса, поскольку они также используют движение воды вниз по склону для вращения колеса.

Вопросы и ответы

В: Что такое водяное колесо?


О: Водяное колесо - это машина, извлекающая энергию из потока воды.

В: Каково было наиболее распространенное применение водяных колес в Средние века?


О: Чаще всего водяные колеса использовались для помола муки на мельницах.

В: Для каких еще целей использовались водяные колеса?


О: Другие виды использования водяных колес включали литейные работы, механическую обработку и пробивку льна для бумаги.

В: Как устроено водяное колесо?


О: Водяное колесо состоит из большого деревянного или металлического колеса с лопастями или ведрами, расположенными на внешнем ободе и образующими движущую поверхность.

В: Как устанавливаются вертикальные водяные колеса?


О: Вертикальные водяные колеса устанавливаются вертикально на горизонтальной оси и могут передавать мощность либо через ось, либо через кольцевую передачу и, как правило, приводные ремни или шестерни.

В: Как монтируются горизонтальные водяные колеса?


О: Горизонтальные водяные колеса устанавливаются горизонтально на вертикальном валу и обычно непосредственно приводят в движение свой груз.

В: Что такое "хвостовая часть"?


О: "Хвостовая часть" - это канал, созданный для воды после выхода из колеса.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3