Come in tutti i macchinari, il movimento rotatorio è più efficiente nei dispositivi di sollevamento dell’acqua rispetto a quello oscillante. In termini di fonte di energia, le ruote idrauliche possono essere girate da una forza umana o animale o dalla corrente d’acqua stessa. Le ruote idrauliche sono disponibili in due modelli di base, dotati di asse verticale o orizzontale. Quest’ultimo tipo può essere suddiviso, a seconda di dove l’acqua colpisce le pale delle ruote, in ruote overshot, breastshot e undershot., Le due funzioni principali delle ruote idrauliche erano storicamente il sollevamento dell’acqua per scopi irrigui e la fresatura, in particolare del grano. Nel caso di mulini ad asse orizzontale, è necessario un sistema di ingranaggi per la trasmissione di potenza, di cui i mulini ad asse verticale non hanno bisogno.
Mondo occidentalemodifica
Mondo greco-romanomodifica
Gli antichi Greci inventarono la ruota idraulica e furono, insieme ai Romani, i primi ad utilizzarla in quasi tutte le forme e funzioni descritte sopra, inclusa la sua applicazione per il mulino ad acqua., La svolta tecnologica si è verificato nel periodo ellenistico tecnicamente avanzato e scientificamente mentalità tra il 3 ° e 1 ° secolo AC.
Sollevamento dell’acqua
Sequenza di ruote trovate nelle miniere di Rio Tinto
La ruota idraulica compartimentata è disponibile in due forme fondamentali, la ruota con corpo compartimentato (timpano latino) e la ruota con cerchio compartimentato o un cerchio con contenitori separati collegati. Le ruote potevano essere girate da uomini che calpestavano la sua parte esterna o da animali per mezzo di un ingranaggio sakia., Mentre il timpano aveva una grande capacità di scarico, poteva sollevare l’acqua solo a meno dell’altezza del proprio raggio e richiedeva una grande coppia per la rotazione. Queste carenze costruttive sono state superate dalla ruota con un cerchio compartimentato che era un design meno pesante con una maggiore portanza.
Il più antico riferimento letterario a una ruota a compartimenti stagni è riportato nel trattato tecnico Pneumatica (cap. 61) dell’ingegnere greco Filone di Bisanzio (ca. 280-220 AC). Nella sua Parasceuastica (91.,43-44), Philo consiglia l’uso di tali ruote per sommergere le mine d’assedio come misura difensiva contro l’affondamento nemico. Le ruote compartimentate sembrano essere state il mezzo di scelta per drenare i bacini di carenaggio ad Alessandria sotto il regno di Tolomeo IV (221-205 AC). Diversi papiri greci del 3 ° al 2 ° secolo AC menzionano l’uso di queste ruote, ma non danno ulteriori dettagli. L’inesistenza del dispositivo nell’antico Vicino Oriente prima della conquista di Alessandro può essere dedotta dalla sua pronunciata assenza dall’altrimenti ricca iconografia orientale sulle pratiche di irrigazione., A differenza di altri dispositivi di sollevamento dell “acqua e pompe del periodo però, l” invenzione della ruota compartmented non può essere ricondotta a qualsiasi particolare ingegnere ellenistico e potrebbe essere stata fatta alla fine del 4 ° secolo AC in un contesto rurale lontano dalla metropoli di Alessandria.
Ruota di drenaggio dalle miniere di Rio Tinto
La prima rappresentazione di una ruota compartimentata proviene da un dipinto tombale in Egitto tolemaico che risale al 2 ° secolo AC., Mostra una coppia di buoi aggiogati che guidano la ruota tramite un ingranaggio sakia, che è anche qui attestato per la prima volta. Il sistema di ingranaggi greco sakia è già mostrato completamente sviluppato al punto che”i moderni dispositivi egiziani sono praticamente identici”. Si presume che gli scienziati del Museo di Alessandria, all’epoca il centro di ricerca greco più attivo, possano essere stati coinvolti nella sua invenzione. Un episodio della guerra alessandrina nel 48 a. C. racconta di come i nemici di Cesare impiegavano ruote idrauliche orientate per versare acqua di mare da luoghi elevati sulla posizione dei romani intrappolati.,
Intorno al 300 d.C., il noria fu finalmente introdotto quando i compartimenti in legno furono sostituiti con vasi in ceramica poco costosi che erano legati all’esterno di una ruota a cornice aperta.
I Romani usavano ampiamente le ruote idrauliche nei progetti minerari, con enormi ruote idrauliche di epoca romana trovate in luoghi come la Spagna moderna. Erano ruote idrauliche rovesciate inverse progettate per la disidratazione delle miniere sotterranee profonde. Molti di questi dispositivi sono descritti da Vitruvio, tra cui la ruota idraulica rovesciata inversa e la vite archimedea., Molti sono stati trovati durante l’estrazione moderna alle miniere di rame a Rio Tinto in Spagna, un sistema che coinvolge 16 tali ruote impilati uno sopra l’altro in modo da sollevare l’acqua circa 80 piedi dal pozzetto della miniera. Una parte di tale ruota è stata trovata a Dolaucothi, una miniera d’oro romana nel Galles del Sud nel 1930, quando la miniera fu brevemente riaperta. È stato trovato circa 160 piedi sotto la superficie, quindi deve essere stato parte di una sequenza simile a quella scoperta a Rio Tinto., È stato recentemente carbonio datato a circa 90 DC, e dal momento che il legno da cui è stato fatto è molto più vecchio della miniera profonda, è probabile che le lavorazioni profonde erano in funzione forse 30-50 anni dopo. È chiaro da questi esempi di ruote di drenaggio trovate in gallerie sotterranee sigillate in luoghi ampiamente separati che la costruzione di ruote idrauliche era ben all’interno delle loro capacità, e tali ruote idrauliche verticali comunemente utilizzate per scopi industriali.,
Watermilling
Vitruvio, prognatismo ruote di un mulino ad acqua (ricostruzione)
l’Assunzione di prove indirette in considerazione dal lavoro del tecnico greco Apollonio di Perge, lo storico Inglese di tecnologia di M. J. T. Lewis date l’aspetto verticale-asse mulino ad acqua per l’inizio del 3 ° secolo AC, e quella orizzontale, asse di un mulino a circa 240 A.C., con Bisanzio e Alessandria, come l’assegnazione del posto di invenzione. Un mulino ad acqua è riportato dal geografo greco Strabone (ca., 64 AC-AD 24) di essere esistito prima del 71 AC nel palazzo del re pontiano Mithradates VI Eupator, ma la sua esatta costruzione non può essere desunta dal testo (XII, 3, 30 C 556).
La prima chiara descrizione di un mulino ad acqua ad ingranaggi offre la fine del i secolo AC architetto romano Vitruvio che racconta del sistema di ingranaggi sakia come applicato ad un mulino ad acqua., Il racconto di Vitruvio è particolarmente prezioso in quanto mostra come è nato il mulino ad acqua, cioè dalla combinazione delle invenzioni greche separate dell’ingranaggio dentato e della ruota idraulica in un unico efficace sistema meccanico per sfruttare la potenza dell’acqua. La ruota idraulica di Vitruvio è descritta come immersa con la sua estremità inferiore nel corso d’acqua in modo che le sue pale possano essere guidate dalla velocità dell’acqua corrente (X, 5.2).,
Schema Romana di Hierapolis segheria, Asia Minore, alimentato da una breastshot ruota
Circa lo stesso tempo, la ruota di overshot appare per la prima volta in una poesia da Antipatro di Tessalonica, che la esalta come un risparmio di manodopera dispositivo (IX, 418.4–6). Il motivo è ripreso anche da Lucrezio (ca. 99-55 a. C.) che paragona la rotazione della ruota idraulica al moto delle stelle sul firmamento (V 516)., Il terzo tipo ad asse orizzontale, la ruota idraulica breastshot, entra in evidenza archeologica entro la fine del 2 ° secolo DC contesto in Gallia centrale. La maggior parte dei mulini romani scavati erano dotati di una di queste ruote che, anche se più complessa da costruire, erano molto più efficienti della ruota idraulica ad asse verticale. Nel 2 ° secolo DC Barbegal watermill complex una serie di sedici ruote superate è stato alimentato da un acquedotto artificiale, una fabbrica di grano proto-industriale che è stato indicato come “la più grande concentrazione conosciuta di potenza meccanica nel mondo antico”.,
Nel Nord Africa romano, sono state trovate diverse installazioni di circa 300 DC in cui ruote idrauliche ad asse verticale dotate di pale angolate erano installate sul fondo di un albero circolare riempito d’acqua. L “acqua dal mulino-corsa che è entrato tangenzialmente la fossa creato una colonna d” acqua vorticoso che ha reso l “atto ruota completamente sommersa come vere turbine d” acqua, il primo conosciuto fino ad oggi.,
Navigation
Bue-powered Roman paddle wheel boat from a 15th-century copy of De Rebus Bellicis
Oltre al suo uso nella fresatura e nel sollevamento dell’acqua, gli antichi ingegneri applicavano la ruota idraulica a pagaia per gli automi e nella navigazione. Vitruvius (X 9.5–7) descrive ruote a pale multi-geared che lavorano come un odometro nave, il primo del suo genere., La prima menzione delle ruote a pale come mezzo di propulsione viene dal trattato militare De Rebus Bellicis del iv–V secolo (capitolo XVII), dove l’anonimo autore romano descrive una nave da guerra a pale a bue.
Early Medieval EuropeEdit
L’antica tecnologia delle ruote idrauliche continuò senza sosta nel periodo altomedievale dove la comparsa di nuovi generi documentari come codici legali, carte monastiche, ma anche agiografia fu accompagnata da un forte aumento dei riferimenti ai mulini ad acqua e alle ruote.,
La prima ruota verticale in un mulino di marea è del 6 ° secolo Killoteran vicino a Waterford, in Irlanda, mentre la prima ruota orizzontale conosciuta in un tale tipo di mulino proviene dalla piccola isola irlandese (c. 630). Per quanto riguarda l’uso in un comune mulino norreno o greco, le più antiche ruote orizzontali conosciute sono state scavate nella Ballykilleen irlandese, risalente a c. 636.
La prima ruota idraulica scavata dalla forza delle maree fu il mulino del monastero di Nendrum in Irlanda del Nord che è stato datato al 787, anche se un possibile mulino precedente risale al 619., Mulini marea è diventato comune negli estuari con una buona gamma di marea sia in Europa che in America generalmente utilizzando ruote undershot.
Ruota idraulica che alimenta un piccolo mulino del villaggio presso il Museo di Architettura e vita popolare, Uzhhorod, Ucraina
I monasteri cistercensi, in particolare, fecero ampio uso di ruote idrauliche per alimentare mulini ad acqua di molti tipi., Un primo esempio di una ruota idraulica molto grande è la ruota ancora esistente all’inizio del 13 ° secolo Real Monasterio de Nuestra Senora de Rueda, un monastero cistercense nella regione Aragona della Spagna. I mulini a grano (per il mais) erano senza dubbio i più comuni, ma c’erano anche segherie, follature e mulini per svolgere molti altri compiti ad alta intensità di lavoro. La ruota idraulica rimase competitiva con il motore a vapore anche nella rivoluzione industriale. Intorno al 8 ° al 10 ° secolo, un certo numero di tecnologie di irrigazione sono stati portati in Spagna e quindi introdotto in Europa., Una di queste tecnologie è la Noria, che è fondamentalmente una ruota dotata di secchi sulle periferiche per il sollevamento dell’acqua. È simile alla ruota idraulica undershot menzionata più avanti in questo articolo. Ha permesso ai contadini di alimentare i mulini ad acqua in modo più efficiente. Secondo il libro di Thomas Glick, Irrigation and Society in Medieval Valencia, la Noria probabilmente proveniva da qualche parte in Persia. È stato usato per secoli prima che la tecnologia fosse portata in Spagna dagli arabi che l’avevano adottata dai Romani., Pertanto la distribuzione della Noria nella penisola iberica “è conforme all’area di insediamento islamico stabilizzato”. Questa tecnologia ha un profondo effetto sulla vita dei contadini. Il Noria è relativamente economico da costruire. Così ha permesso ai contadini di coltivare la terra in modo più efficiente in Europa. Insieme agli spagnoli, la tecnologia si diffuse nel Nuovo Mondo in Messico e Sud America dopo l’espansione spagnola
Domesday inventory of English mills c., 1086modifica
L’assemblea convocata da Guglielmo di Normandia, comunemente chiamata “Domesday” o Doomsday survey, fece un inventario di tutte le proprietà potenzialmente imponibili in Inghilterra, che comprendeva oltre seimila mulini sparsi in tremila luoghi diversi.
LocationsEdit
Il tipo di ruota idraulica selezionata dipendeva dalla posizione. Generalmente se solo piccoli volumi di acqua e alte cascate erano disponibili un millwright avrebbe scelto di utilizzare una ruota overshot., La decisione è stata influenzata dal fatto che i secchi potevano catturare e utilizzare anche un piccolo volume d’acqua. Per grandi volumi d’acqua con piccole cascate sarebbe stata utilizzata la ruota undershot, poiché era più adatta a tali condizioni e più economica da costruire. Fino a quando queste forniture di acqua erano abbondanti la questione dell’efficienza è rimasta irrilevante. Con il 18 ° secolo, con un aumento della domanda di energia accoppiato con locali di acqua limitate, l ” accento è stato fatto su schema di efficienza.,
Influenza economicamodifica
Nell’xi secolo c’erano parti d’Europa in cui lo sfruttamento dell’acqua era comune. Si capisce che la ruota idraulica ha attivamente modellato e cambiato per sempre la prospettiva degli occidentali. L’Europa iniziò a transitare dal lavoro muscolare umano e animale verso il lavoro meccanico con l’avvento della ruota idraulica. Il medievalista Lynn White Jr. sosteneva che la diffusione di fonti di energia inanimate fosse una testimonianza eloquente dell’emergere dell’Occidente di un nuovo atteggiamento verso il potere, il lavoro, la natura e soprattutto la tecnologia.,
Sfruttare l’energia idrica ha permesso di aumentare la produttività agricola, le eccedenze alimentari e l’urbanizzazione su larga scala a partire dall’xi secolo. L’utilità dell’energia idrica ha motivato gli esperimenti europei con altre fonti di energia, come i mulini a vento e le maree. Le ruote idrauliche influenzarono la costruzione delle città, più specificamente i canali. Le tecniche che si svilupparono durante questo primo periodo, come il blocco del flusso e la costruzione di canali, misero l’Europa su un percorso orientato idraulicamente, ad esempio la tecnologia di approvvigionamento idrico e irrigazione fu combinata per modificare la potenza di alimentazione della ruota., Illustrando la misura in cui vi era un grande grado di innovazione tecnologica che soddisfaceva le crescenti esigenze dello stato feudale.
Applicazioni della ruota idraulicamodifica
Mulino timbro minerale (dietro lavoratore prendendo minerale da scivolo). Dal De re metallica di Georg Agricola (1556)
Il mulino ad acqua veniva utilizzato per macinare il grano, produrre farina per il pane, malto per la birra o farina grossolana per il porridge. Hammermills ha usato la ruota per azionare i martelli. Un tipo era follatura mulino, che è stato utilizzato per la fabbricazione di stoffa., Il martello di viaggio è stato utilizzato anche per fare il ferro battuto e per la lavorazione del ferro in forme utili, un’attività che era altrimenti ad alta intensità di lavoro. La ruota idraulica è stata utilizzata anche nella fabbricazione della carta, battendo il materiale in poltiglia. Nel 13 ° secolo mulini ad acqua utilizzati per martellare in tutta Europa ha migliorato la produttività della produzione di acciaio precoce. Insieme con la padronanza della polvere da sparo, waterpower fornito paesi europei leadership militare in tutto il mondo dal 15 ° secolo.,
Europa del XVII e XVIII secoloModifica
I millwrights distinguevano tra le due forze, impulso e peso, al lavoro nelle ruote idrauliche molto prima dell’Europa del xviii secolo. Fitzherbert, uno scrittore agricolo del 16 ° secolo, scrisse ” druieth la ruota così come con il peso dell’acqua come con la forza “. Leonardo da Vinci ha anche discusso il potere dell’acqua, notando “il colpo non è peso, ma eccita una potenza di peso, quasi uguale alla sua stessa potenza”., Tuttavia, anche la realizzazione delle due forze, il peso e l’impulso, la confusione è rimasta sui vantaggi e gli svantaggi delle due, e non c’era una chiara comprensione dell’efficienza superiore del peso. Prima del 1750 era incerto su quale forza fosse dominante ed era ampiamente compreso che entrambe le forze operavano con uguale ispirazione l’una con l’altra. La ruota idraulica ha suscitato domande sulle leggi della natura, in particolare le leggi della forza., Il lavoro di Evangelista Torricelli sulle ruote idrauliche ha utilizzato un’analisi del lavoro di Galileo sui corpi cadenti, che la velocità di un’acqua che germoglia da un orifizio sotto la sua testa era esattamente equivalente alla velocità di una goccia d’acqua acquisita cadendo liberamente dalla stessa altezza.
Industrial EuropeEdit
Lady Isabella Wheel, Laxey, Isola di Man, era solita guidare le pompe minerarie
La ruota idraulica era una forza trainante delle prime fasi di industrializzazione in Gran Bretagna., I dispositivi alternativi alimentati ad acqua sono stati utilizzati nei martelli di viaggio e nei soffietti dell’altoforno. Il telaio dell’acqua di Richard Arkwright era alimentato da una ruota idraulica.
La ruota idraulica più potente costruita nel Regno Unito era la ruota idraulica da 100 HP Quarry Bank Mill vicino a Manchester. Un alto disegno breastshot, è stato ritirato nel 1904 e sostituito con diverse turbine. Ora è stato restaurato ed è un museo aperto al pubblico.
La più grande ruota idraulica funzionante nella Gran Bretagna continentale ha un diametro di 15,4 m (51 piedi) ed è stata costruita dalla De Winton company di Caernarfon., Si trova all’interno dei laboratori Dinorwic del National Slate Museum di Llanberis, nel Galles del Nord.
La più grande ruota idraulica funzionante al mondo è la Laxey Wheel (conosciuta anche come Lady Isabella) nel villaggio di Laxey, Isola di Man. È 72 piedi 6 pollici (22,10 m) di diametro e 6 piedi (1,83 m) di larghezza ed è mantenuto da Manx National Heritage.
Lo sviluppo delle turbine idrauliche durante la rivoluzione industriale ha portato alla diminuzione della popolarità delle ruote idrauliche., Il vantaggio principale delle turbine è che la sua capacità di imbrigliare la testa è molto maggiore del diametro della turbina, mentre una ruota idraulica non può imbrigliare efficacemente la testa maggiore del suo diametro. La migrazione dalle ruote idrauliche alle moderne turbine ha richiesto circa cento anni.
North AmericaEdit
Le ruote idrauliche erano utilizzate per alimentare segherie, mulini e per altri scopi durante lo sviluppo degli Stati Uniti., La ruota idraulica di 40 piedi (12 m) di diametro a McCoy, Colorado, costruita nel 1922, è una delle molte che ha sollevato l’acqua per l’irrigazione dal fiume Colorado.
Due dei primi miglioramenti erano le sospensioni e gli ingranaggi del cerchio. Le ruote di sospensione sono costruite nello stesso modo di una ruota di bicicletta, il cerchio è sostenuto sotto tensione dal mozzo – questo ha portato a ruote più grandi più leggere rispetto al precedente progetto in cui i raggi pesanti erano sotto compressione. Rim-ingranaggi comportava l’aggiunta di una ruota dentellata al cerchio o sudario della ruota., Un ingranaggio stub impegnato il cerchio-gear e ha preso il potere nel mulino utilizzando un albero di linea indipendente. Ciò ha rimosso lo stress rotativo dall’asse che potrebbe quindi essere più leggero e ha anche permesso una maggiore flessibilità nella posizione del gruppo motopropulsore. La rotazione dell’albero è stata innestata da quella della ruota che ha portato a una minore perdita di potenza. Un esempio di questo design sperimentato da Thomas Hewes e raffinato da William Fairburn può essere visto alla ruota restaurata del 1849 al Portland Basin Canal Warehouse.,
In qualche modo correlate erano le ruote di pesce utilizzate nel nord-ovest americano e in Alaska, che sollevavano il salmone dal flusso dei fiumi.
ChinaEdit
Due tipi di pompe a catena idrauliche dal Tiangong Kaiwu del 1637, scritto dall’enciclopedista della dinastia Ming, Song Yingxing (1587-1666).
Le ruote idrauliche cinesi hanno quasi certamente un’origine separata, poiché le prime erano invariabilmente ruote idrauliche orizzontali., Entro almeno il 1 ° secolo DC, i cinesi della dinastia Han orientale stavano usando ruote ad acqua per schiacciare il grano in mulini e per alimentare il pistone a soffietto in forgiatura minerale di ferro in ghisa.
Nel testo noto come Xin Lun scritto da Huan Tan intorno al 20 d.C. (durante l’usurpazione di Wang Mang), si afferma che il leggendario re mitologico noto come Fu Xi era il responsabile del pestello e del mortaio, che si è evoluto nel dispositivo tilt-hammer e poi trip hammer (vedi trip hammer)., Anche se l’autore parla del mitologico Fu Xi, in un passaggio della sua scrittura dà nota che la ruota ad acqua è stato in uso diffuso dal 1 ° secolo in Cina (Wade-Giles ortografia):
Fu Hsi inventato il mortaio e il pestello, che è così utile, e poi è stato abilmente migliorata in modo che tutto il peso del corpo può essere utilizzato per calpestare il tilt-martello (tui), aumentando così l’efficienza di dieci volte., In seguito il potere degli animali—asini, muli, buoi e cavalli—è stato applicato per mezzo di macchinari, e acqua-potenza troppo utilizzato per battere, in modo che il beneficio è stato aumentato di cento volte.
Nell’anno 31 DC, l’ingegnere e prefetto di Nanyang, Du Shi (d. 38), applicò un uso complesso della ruota idraulica e dei macchinari per alimentare i soffietti dell’altoforno per creare ghisa., Du Shi è menzionato brevemente nel Libro di Han tardi (Hou Han Shu) come segue (in Wade-Giles ortografia):
Nel settimo anno del periodo di regno di Chien-Wu (31 DC) Tu Shih è stato inviato per essere Prefetto di Nanyang. Era un uomo generoso e le sue politiche erano pacifiche; ha distrutto i malvagi e ha stabilito la dignità (del suo ufficio). Bravo a pianificare, amava la gente comune e desiderava salvare il loro lavoro. Ha inventato un reciprocatore ad acqua (shui phai) per la fusione di attrezzi agricoli (ferro)., Coloro che fondevano e fondevano avevano già il soffietto per far esplodere i loro fuochi di carbone, e ora venivano istruiti a usare il precipitare dell’acqua (chi shui) per azionarlo … Così la gente ha ottenuto grande beneficio per poco lavoro. Trovarono conveniente il “soffietto ad acqua (alimentato)” e lo adottarono ampiamente.
Le ruote idrauliche in Cina hanno trovato usi pratici come questo, oltre a un uso straordinario., L’inventore cinese Zhang Heng (78-139) fu il primo nella storia ad applicare la forza motrice nella rotazione dello strumento astronomico di una sfera armillare, mediante l’uso di una ruota idraulica. L’ingegnere meccanico Ma Jun (c. 200-265) di Cao Wei una volta usò una ruota idraulica per alimentare e gestire un grande teatro di marionette meccanico per l’imperatore Ming di Wei (r. 226-239).
IndiaEdit
La storia antica del mulino ad acqua in India è oscura., Antichi testi indiani risalenti al 4 ° secolo AC si riferiscono al termine cakkavattaka (ruota girevole), che i commenti spiegano come arahatta-ghati-yanta (macchina con ruote-vasi attaccati). Su questa base, Joseph Needham suggerì che la macchina era una noria. Terry S. Reynolds, tuttavia, sostiene che il ” termine usato nei testi indiani è ambiguo e non indica chiaramente un dispositivo alimentato ad acqua.”Thorkild Schiøler ha sostenuto che è” più probabile che questi passaggi si riferiscano a qualche tipo di battistrada o dispositivo di sollevamento dell’acqua azionato a mano, invece di una ruota di sollevamento dell’acqua alimentata ad acqua.,”
Secondo la tradizione storica greca, l’India ricevette mulini ad acqua dall’Impero romano all’inizio del iv secolo DC quando un certo Metrodoros introdusse”mulini ad acqua e bagni, sconosciuti tra loro fino ad allora”. L’acqua di irrigazione per le colture è stata fornita utilizzando ruote di sollevamento dell’acqua, alcune guidate dalla forza della corrente nel fiume da cui l’acqua veniva sollevata., Questo tipo di dispositivo di sollevamento dell’acqua era usato nell’antica India, precedendo, secondo Pacey, il suo uso nel successivo Impero romano o in Cina, anche se le prime testimonianze letterarie, archeologiche e pittoriche della ruota idraulica apparvero nel mondo ellenistico.
Intorno al 1150, l’astronomo Bhaskara Achārya osservò le ruote che sollevavano l’acqua e immaginò una tale ruota che sollevava abbastanza acqua da reintegrare il flusso guidandolo, in modo efficace, una macchina a moto perpetuo. La costruzione di opere idriche e aspetti della tecnologia dell’acqua in India è descritta in opere arabe e persiane., Durante il medioevo, la diffusione delle tecnologie di irrigazione indiane e persiane ha dato origine a un sistema di irrigazione avanzato che ha acquistato circa la crescita economica e ha anche contribuito alla crescita della cultura materiale.,
Islamico worldEdit
Il norias di Hama sul Fiume Oronte
Arabo ingegneri ha assunto la tecnologia dell’acqua di idraulici società del Vicino Oriente antico; hanno adottato la ruota di acqua già nel 7 ° secolo, scavo di un canale nella regione di Bassora scoperto i resti di una ruota ad acqua risalenti a quel periodo. Hama in Siria conserva ancora alcune delle sue grandi ruote, sul fiume Oronte, anche se non sono più in uso., Uno dei più grandi aveva un diametro di circa 20 metri (66 piedi) e il suo bordo era diviso in 120 scomparti. Un’altra ruota ancora in funzione si trova a Murcia in Spagna, La Nora, e sebbene la ruota originale sia stata sostituita da una in acciaio, il sistema moresco durante al-Andalus è praticamente invariato. Alcune ruote idrauliche a compartimenti islamici medievali potevano sollevare l’acqua fino a 30 metri (100 piedi)., Il Kitab al-Hawi di Muhammad ibn Zakariya al-Razi nel 10 ° secolo descrisse una noria in Iraq che poteva sollevare fino a 153.000 litri all’ora (34.000 imp gal/h), o 2.550 litri al minuto (560 imp gal/min). Questo è paragonabile alla produzione dei moderni norias in Asia orientale, che può sollevare fino a 288.000 litri all’ora (63.000 imp gal/h), o 4.800 litri al minuto (1.100 imp gal/min).
Ruota idraulica a Djambi, Sumatra, c., 1918
Gli usi industriali dei mulini ad acqua nel mondo islamico risalgono al vii secolo, mentre i mulini ad acqua a ruote orizzontali e verticali erano entrambi in uso diffuso dal ix secolo. Una varietà di mulini ad acqua industriali sono stati utilizzati nel mondo islamico, tra cui gristmills, hullers, segherie, shipmills, stamp mills, acciaierie, zuccherifici, e mulini marea. Entro l ” 11 ° secolo, ogni provincia in tutto il mondo islamico aveva questi mulini industriali in funzione, da al-Andalus e Nord Africa al Medio Oriente e Asia Centrale., Gli ingegneri musulmani e cristiani usavano anche alberi a gomito e turbine idrauliche, ingranaggi in mulini ad acqua e macchine per il sollevamento dell’acqua e dighe come fonte d’acqua, utilizzate per fornire energia aggiuntiva ai mulini ad acqua e alle macchine per il sollevamento dell’acqua. Follature e acciaierie potrebbero essersi diffuse dalla Spagna islamica alla Spagna cristiana nel 12 ° secolo. Mulini ad acqua industriali sono stati impiegati anche in grandi complessi di fabbrica costruiti in al-Andalus tra il 11 ° e 13 ° secolo.
Gli ingegneri del mondo islamico hanno sviluppato diverse soluzioni per ottenere la massima potenza da una ruota idraulica., Una soluzione è stata quella di montarli a moli di ponti per sfruttare l’aumento del flusso. Un’altra soluzione era la shipmill, un tipo di mulino ad acqua alimentato da ruote idrauliche montate sui lati delle navi ormeggiate a metà corrente. Questa tecnica è stata impiegata lungo i fiumi Tigri ed Eufrate nel 10 ° secolo in Iraq, dove grandi mulini di teak e ferro potevano produrre 10 tonnellate di farina di mais ogni giorno per il granaio di Baghdad. Il meccanismo del volano, che viene utilizzato per appianare l’erogazione di potenza da un dispositivo di guida a una macchina guidata, è stato inventato da Ibn Bassal (fl., 1038-1075) di Al-Andalus; ha aperto la strada all’uso del volano nella saqiya (pompa a catena) e noria. Gli ingegneri Al-Jazari nel 13 ° secolo e Taqi al-Din nel 16 ° secolo hanno descritto molte macchine di sollevamento dell’acqua inventiva nei loro trattati tecnologici. Hanno anche impiegato ruote idrauliche per alimentare una varietà di dispositivi, tra cui vari orologi ad acqua e automi.
Sviluppi modernimodifica
Ruota idraulicamodifica
Un recente sviluppo della ruota breastshot è una ruota idraulica che incorpora efficacemente sistemi di regolazione automatica., L’Aqualienne ne è un esempio. Genera tra 37 kW e 200 kW di elettricità da un flusso d’acqua di 20 m3 (710 cu ft) con una testa da 1 a 3,5 m (3 a 11 ft). È progettato per produrre elettricità nei siti di ex mulini ad acqua.