Roata de apă

ca în toate mașinile, mișcarea rotativă este mai eficientă în dispozitivele de ridicare a apei decât una oscilantă. În ceea ce privește sursa de energie, waterwheels poate fi transformat fie de forță umană, respectiv animală sau de curentul de apă în sine. Roțile de apă vin în două modele de bază, fie echipate cu o axă verticală, fie orizontală. Acest din urmă tip poate fi subdivizat, în funcție de locul în care apa lovește paletele roților, în roți suprapuse, breastshot și undershot., Cele două funcții principale ale roților de apă au fost istoric ridicarea apei în scopuri de irigare și frezare, în special a cerealelor. În cazul morilor cu axe orizontale, este necesar un sistem de angrenaje pentru transmisia puterii, de care morile cu axe verticale nu au nevoie.grecii antici au inventat roata de apă și au fost, împreună cu romanii, primii care au folosit-o în aproape toate formele și funcțiile descrise mai sus, inclusiv în aplicația sa pentru filigran., Descoperirea tehnologică a avut loc în perioada elenistică avansată din punct de vedere tehnic și științific între secolul al III-lea și secolul I î.HR.

Apă de ridicare

compartimentate roata de apă vine în două forme de bază, roata cu compartimentate corpului (latină timpan) și roata cu compartimentate rim sau o janta separat, atașat de containere. Roțile puteau fi rotite fie de bărbați care călcau pe exterior, fie de animale cu ajutorul unei unelte sakia., În timp ce timpanul avea o capacitate mare de descărcare, putea ridica apa doar la mai puțin decât înălțimea propriei raze și necesita un cuplu mare pentru rotire. Aceste deficiențe constructive au fost depășite de roata cu o jantă compartimentată, care a fost un design mai puțin greu, cu un lift mai mare.cea mai veche referință literară la o roată compartimentată cu apă apare în Tratatul tehnic Pneumatica (cap. 61) al inginerului Grec Philo din Bizanț (cca. 280-220 Î. HR.). În Parasceuastica lui (91.,43-44), Philo recomandă utilizarea unor astfel de roți pentru scufundarea minelor de asediu ca măsură defensivă împotriva săpăturilor inamice. Roțile compartimentate par să fi fost mijlocul de alegere pentru drenarea docurilor uscate din Alexandria sub domnia lui Ptolemeu IV (221-205 Î.HR.). Mai multe papirusuri grecești din secolele 3 – 2 î. HR. menționează utilizarea acestor roți, dar nu oferă detalii suplimentare. Inexistența dispozitivului în Orientul Apropiat antic înainte de cucerirea lui Alexandru poate fi dedusă din absența sa pronunțată din iconografia orientală altfel bogată asupra practicilor de irigare., Spre deosebire de alte dispozitive de ridicare a apei și pompe din perioada deși, invenția roții compartimentate nu pot fi urmărite la orice inginer elenistic Special și poate au fost făcute la sfârșitul secolului al 4-lea î.hr. într-un context rural departe de metropola Alexandriei.

Cea mai veche reprezentare a unui compartimentate roata este dintr-un mormânt de pictură în Egipt Ptolemeu care datează din secolul 2 Î.hr., Acesta arată o pereche de boi yoked de conducere roata printr-un angrenaj sakia, care este aici pentru prima dată atestat, de asemenea. Sistemul grec sakia gear este deja prezentat pe deplin dezvoltat până la punctul în care”dispozitivele egiptene moderne sunt practic identice”. Se presupune că oamenii de știință ai Muzeului din Alexandria, la acea vreme cel mai activ centru de cercetare grec, ar fi putut fi implicați în invenția sa. Un episod din Războiul Alexandrin în 48 Î. hr. spune cum dușmanii lui Caesar angajat orientate waterwheels să se toarnă apă de mare de la ridicat locuri de pe poziția a prins Romani.,în jurul anului 300 D. HR., noria a fost introdusă în cele din urmă când compartimentele din lemn au fost înlocuite cu vase ceramice ieftine, care erau legate de exteriorul unei roți cu ramă deschisă.romanii au folosit pe scară largă roțile de apă în proiecte miniere, cu enorme roți de apă din epoca romană găsite în locuri precum Spania modernă. Acestea erau roți de apă inversate, proiectate pentru deshidratarea minelor subterane adânci. Mai multe astfel de dispozitive sunt descrise de Vitruvius, inclusiv roata de apă inversă și șurubul Arhimedean., Multe au fost găsite în timpul mineritului modern la minele de cupru de la Rio Tinto din Spania, un sistem care implică 16 astfel de roți stivuite una deasupra celeilalte, astfel încât să ridice apa la aproximativ 80 de picioare de la bazinul Minei. O parte dintr-o astfel de roată a fost găsită la Dolaucothi, o mină de aur romană din sudul țării Galilor în anii 1930, când mina a fost redeschisă pentru scurt timp. A fost găsit la aproximativ 160 de picioare sub suprafață, deci trebuie să fi făcut parte dintr-o secvență similară cu cea descoperită la Rio Tinto., Acesta a fost recent carbon datat la aproximativ 90 D. HR., și din moment ce lemnul din care a fost făcut este mult mai vechi decât mina de adâncime, este probabil ca lucrările profunde au fost în funcțiune, probabil, 30-50 de ani după. Este clar din aceste exemple de roți de drenaj găsite în galeriile subterane sigilate în locații separate pe scară largă că roțile de apă de construcție a fost bine în capacitățile lor, și astfel de roți verticale de apă utilizate în mod obișnuit în scopuri industriale.,

Watermilling

Având dovezi indirecte în contul de la muncă din grecia tehnician Apollonius din Perge, istoricul Britanic de tehnologie M. J. T. Lewis datele aspectul vertical-puntea moara de apă de la începutul secolul 3 Î. hr., și orizontale osii moară de apă la aproximativ 240 Î. hr., cu Bizanțul și Alexandria ca locurile alocate de invenție. O moară de apă este raportată de geograful grec Strabon (cca., 64 BC–AD 24) să fi existat cândva înainte de 71 Î. hr. în palatul Pontian regele Mithradates VI Eupator, dar sa exactă de construcție nu poate fi spicuite din text (XII, 3, 30 C 556).

prima descriere clară a orientat moară de apă oferă la sfârșitul secolul 1 Î. hr. arhitect Roman Vitruvius care spune de sakia angrenaj ca fiind aplicat la o moară de apă., Relatarea lui Vitruvius este deosebit de valoroasă prin faptul că arată cum a apărut moara de apă, și anume prin combinarea invențiilor grecești separate ale angrenajului dințat și ale roții de apă într-un singur sistem mecanic eficient pentru valorificarea puterii apei. Roata de apă a lui Vitruvius este descrisă ca fiind scufundată cu capătul inferior în cursul de apă, astfel încât padelele sale să poată fi conduse de viteza apei curgătoare (X, 5.2).,

Despre același timp, depășită roata apare pentru prima dată într-un poem de Antipater din Tesalonic, care se laudă ca un dispozitiv de economisire a muncii (IX, 418.4–6). Motivul este preluat și de Lucretius (cca. 99-55 Î. HR.) care aseamănă rotația roții de apă cu mișcarea stelelor de pe firmament (V 516)., Cea de-a treia orizontală axuri tip, breastshot turbina, vine în dovezi arheologice de la sfarsitul secolului 2 AD contextul în Galia centrală. Majoritatea Morilor romane excavate erau echipate cu una dintre aceste roți care, deși mai complexe de construit, erau mult mai eficiente decât roata de apă cu ax vertical. În secolul 2 d Barbegal watermill complexe, o serie de șaisprezece depășit roți a fost alimentat de artificial, un apeduct, un proto-industriale, cereale, fabrica, care a fost menționată ca „cea mai mare concentrație cunoscută a puterii mecanice în lumea antică”.,

în Africa de Nord romană, au fost găsite mai multe instalații din jurul anului 300 D.hr. unde roțile de apă cu ax vertical prevăzute cu lame înclinate erau instalate la baza unui arbore circular umplut cu apă. Apa din rasa Morii care a intrat tangențial în groapă a creat o coloană de apă învolburată care a făcut ca roata complet scufundată să acționeze ca adevărate turbine de apă, cele mai vechi cunoscute până în prezent.,

Navigatie

în Afară de utilizarea sa în morărit și apă-de sensibilizare, de vechii ingineri a aplicat vâslesc robinetul pentru automate și în navigație. Vitruvius (X 9.5–7) descrie roțile cu zbaturi multi-orientate care funcționează ca un odometru al navei, cel mai devreme de acest gen., Prima mențiune a roților cu zbaturi ca mijloc de propulsie provine din Tratatul militar din secolul al IV–lea-al V-lea de Rebus Bellicis (capitolul XVII), unde autorul roman anonim descrie o navă de război cu roți cu zbaturi.

Medievală Timpurie EuropeEdit

Antice apă-roata de tehnologie a continuat neabătut în perioada medievală timpurie în cazul în care aspectul de nou documentar genuri, cum ar fi coduri juridice, monahal carte, dar, de asemenea, hagiography a fost însoțită de o creștere bruscă în trimiteri la morile de apă și de roți.,cea mai veche roată verticală dintr-o moară de maree este din Killoteran din secolul al VI-lea, lângă Waterford, Irlanda, în timp ce prima roată orizontală cunoscută dintr-un astfel de tip de moară este din Irish Little Island (c. 630). În ceea ce privește utilizarea într-o moară Norvegiană sau greacă comună, cele mai vechi roți orizontale cunoscute au fost excavate în Ballykilleen Irlandeză, datând din c. 636.cea mai veche roată de apă excavată acționată de puterea mareelor a fost Moara Mănăstirii Nendrum din Irlanda de Nord, care a fost datată la 787, deși o posibilă Moară anterioară datează din 619., Mori de maree a devenit comună în estuare, cu o gamă bună maree atât în Europa și America, în general, folosind roți undershot.

mănăstiri Cisterciene, în special, folosit pe scară largă de roți de apă la putere morile de apă de mai multe tipuri., Un exemplu timpuriu al unei roți de apă foarte mare este roata încă existentă la începutul secolului al XIII-lea Real Monasterio de Nuestra Senora de Rueda, o mănăstire cisterciană din regiunea Aragon din Spania. Morile de grâu (pentru porumb) au fost, fără îndoială, cele mai comune, dar au existat, de asemenea, Gatere, mori și mori pentru a îndeplini multe alte sarcini de muncă intensivă. Roata de apă a rămas competitivă cu motorul cu aburi până în Revoluția Industrială. În jurul secolului al 8-lea până în secolul al X-lea, o serie de tehnologii de irigare au fost aduse în Spania și astfel introduse în Europa., Una dintre aceste tehnologii este Noria, care este practic o roată echipată cu găleți pe periferice pentru ridicarea apei. Este similar cu roata de apă inferioară menționată mai târziu în acest articol. A permis țăranilor să alimenteze mai eficient morile de apă. Conform cărții lui Thomas Glick, irigarea și societatea din Valencia medievală, Noria a provenit probabil de undeva din Persia. Acesta a fost folosit de secole înainte de tehnologia a fost adus în Spania de arabi care au adoptat-o de la romani., Astfel, distribuția noriei în peninsula Iberică „se conformează zonei așezării islamice stabilizate”. Această tehnologie are un efect profund asupra vieții țăranilor. Noria este relativ ieftin de construit. Astfel, a permis țăranilor să cultive mai eficient pământul în Europa. Împreună cu spaniolii, tehnologia sa răspândit în Lumea Nouă din Mexic și America de Sud în urma expansiunii spaniole

Domesday inventory of English mills c., 1086Edit

adunarea convocată de către William de Normandia, denumit în mod obișnuit ca „Domesday” sau judecata de apoi sondaj, a făcut un inventar al tuturor potențial bunuri impozabile în Anglia, care a inclus peste șase mii de mori răspândit peste trei mii de locații diferite.

LocationsEdit

tipul de roată de apă selectat a fost dependent de locație. În general, în cazul în care numai volume mici de apă și cascade de mare au fost disponibile un millwright ar alege să folosească o roată răsturnată., Decizia a fost influențată de faptul că gălețile ar putea prinde și folosi chiar și un volum mic de apă. Pentru volume mari de apă cu cascade mici, roata inferioară ar fi fost folosită, deoarece era mai adaptată la astfel de condiții și mai ieftină de construit. Atâta timp cât aceste surse de apă au fost abundente problema eficienței a rămas irelevantă. Până în secolul al 18-lea, cu creșterea cererii de energie cuplat cu locații de apă limitate, un accent a fost pus pe schema de eficiență.,

Economice influenceEdit

De al 11-lea nu au fost părți ale Europei în care exploatarea resurselor de apă a fost banal. Se înțelege că roata de apă a modelat activ și a schimbat pentru totdeauna perspectivele occidentalilor. Europa a început să tranziteze de la forța musculară umană și animală la forța mecanică odată cu apariția roții de apă. Medievalist Lynn White Jr. a susținut că răspândirea neînsuflețite surse de energie a fost o mărturie elocventă la apariția de Vest de o nouă atitudine, putere, munca, natura, și mai presus de toate de tehnologie.,valorificarea puterii apei a permis creșterea productivității agricole, a surplusurilor alimentare și a urbanizării pe scară largă începând cu secolul al XI-lea. Utilitatea water power a motivat experimentele Europene cu alte surse de energie, cum ar fi mori de vânt și maree. Roțile de apă au influențat construcția orașelor, mai precis canalele. Tehnicile care s-au dezvoltat în această perioadă timpurie, cum ar fi blocarea fluxului și construirea canalelor, au pus Europa pe o cale orientată hidraulic, de exemplu tehnologia de alimentare cu apă și irigare a fost combinată pentru a modifica puterea de alimentare a roții., Ilustrând măsura în care a existat un mare grad de inovație tehnologică care a satisfăcut nevoile în creștere ale statului feudal.

Aplicații de apă wheelEdit

moara de apă a fost folosită pentru măcinarea cerealelor, producerea făinii pentru pâine, malț pentru bere sau făină grosieră pentru terci. Hammermills a folosit roata pentru a acționa ciocane. Un tip a fost fulling mill, care a fost folosit pentru a face pânză., Ciocanul de călătorie a fost folosit și pentru fabricarea fierului forjat și pentru prelucrarea fierului în forme utile, o activitate care altfel ar fi fost intensivă. Roata de apă a fost folosită și la fabricarea hârtiei, bătând materialul într-o pulpă. În secolul al XIII-lea, morile de apă folosite pentru ciocănire în întreaga Europă au îmbunătățit productivitatea producției timpurii a oțelului. Împreună cu stăpânirea prafului de pușcă, apaputerea a oferit țărilor europene conducerea militară mondială din secolul al XV-lea.,

17 și 18-lea EuropeEdit

Millwrights distinge între cele două forțe, de impuls și greutate, la locul de muncă în apă, roți cu mult înainte de secolul al 18-lea în Europa. Fitzherbert, un 16-lea agricole scriitor, a scris „druieth volan, precum și cu greutatea de apă și cu consoli „. Leonardo da Vinci a discutat și despre puterea apei, menționând că „lovitura nu este greutate, ci excită o putere de greutate, aproape egală cu propria putere”., Cu toate acestea, chiar realizarea celor două forțe, greutatea și impulsul, confuzia a rămas asupra avantajelor și dezavantajelor celor două și nu a existat o înțelegere clară a eficienței superioare a greutății. Înainte de 1750 nu era sigur ce forță era dominantă și era înțeles că ambele forțe funcționau cu aceeași inspirație între ele. Roata de apă a stârnit întrebări despre legile naturii, în special legile forței., Evangelista Torricelli munca pe roți de apă utilizată o analiză a lui Galileo muncă pe care se încadrează organisme, că viteza de apa germinare la un orificiu de sub capul său a fost exact echivalentă cu viteza o picătură de apă acumulată în care se încadrează în mod liber de la aceeași înălțime.

Industriale EuropeEdit

roata De apă a fost o forță motrice în spatele primele etape de industrializare în marea Britanie., Dispozitivele cu piston alimentate cu apă au fost utilizate în ciocane de declanșare și burdufuri de furnal. Rama de apă a lui Richard Arkwright a fost alimentată de o roată de apă.

cea mai puternică roată de apă construită în Regatul Unit a fost roata de apă de 100 CP Quarry Bank Mill lângă Manchester. Un design de mare breastshot, a fost retras în 1904 și înlocuit cu mai multe turbine. Acum a fost restaurat și este un muzeu deschis publicului.cea mai mare roată de apă de lucru din Marea Britanie continentală are un diametru de 15,4 M (51 ft) și a fost construită de compania de Winton din Caernarfon., Acesta este situat în atelierele dinorwic ale Muzeului Național de ardezie din Llanberis, țara Galilor de Nord.cea mai mare roată de apă de lucru din lume este roata Laxey (cunoscută și sub numele de Lady Isabella) din satul Laxey, Insula Man. Este 72 picioare 6 inci (22.10 m) în diametru și 6 picioare (1.83 m) lățime și este menținută de Manx National Heritage.dezvoltarea turbinelor de apă în timpul Revoluției Industriale a dus la scăderea popularității roților de apă., Principalul avantaj al turbinelor este că capacitatea sa de a valorifica capul este mult mai mare decât diametrul turbinei, în timp ce o roată de apă nu poate valorifica eficient capul mai mare decât diametrul său. Migrarea de la roțile de apă la turbinele moderne a durat aproximativ o sută de ani.

Nord AmericaEdit

roți de Apă au fost folosite pentru a alimenta fabricile de cherestea, șrot mills și pentru alte scopuri în timpul de dezvoltare al Statelor Unite., Roata de apă cu diametrul de 40 de picioare (12 m) de la McCoy, Colorado, construită în 1922, este una supraviețuitoare din multe care au ridicat apa pentru irigare din Râul Colorado.două îmbunătățiri timpurii au fost roțile de suspensie și angrenajul jantei. Roțile de suspensie sunt construite în același mod ca o roată de bicicletă, janta fiind susținută sub tensiune de la butuc – acest lucru a dus la roți mai ușoare decât fostul design în care spițele grele erau sub compresie. RIM-gearing a implicat adăugarea unei roți crestate la janta sau Giulgiul roții., O roată dințată a angajat angrenajul jantei și a luat puterea în Moară folosind un arbore de linie independent. Acest lucru a eliminat stresul rotativ de pe ax, care ar putea fi astfel mai ușor și, de asemenea, a permis o mai mare flexibilitate în locația trenului de putere. Rotația arborelui a fost orientată în sus de cea a roții, ceea ce a dus la o pierdere mai mică de putere. Un exemplu al acestui design pionier de Thomas Hewes și rafinat de William Fairburn poate fi văzut la Roata restaurată din 1849 la depozitul Portland Basin Canal.,

oarecum legate au fost roți de pește utilizate în nord-vestul American și Alaska, care a ridicat-somon din fluxul de râuri.

Chinamodificare