Watermeul: ontdekkingswaarde, omvang, toestel en werkingsbeginsel

2024 Outeur: Henry Conors | [email protected]. Laas verander: 2024-02-12 02:58

Die uitvinding van die watermeul was van groot belang vir die geskiedenis en ontwikkeling van tegnologie. Die eerste sulke strukture is gebruik om water in antieke Rome te laat oorloop, later is dit gebruik om meel te bekom en vir ander industriële doeleindes.

Uitvindingsverhaal

Die waterwiel is in antieke tye deur mense uitgevind, waardeur 'n persoon 'n betroubare en eenvoudige enjin ontvang het, waarvan die gebruik elke jaar uitbrei. Reeds in die eerste eeu vC het die Romeinse wetenskaplike Vitruvius so 'n struktuur beskryf in sy verhandeling "10 Books on Architecture". Die werking daarvan was gebaseer op die rotasie van die wiel van die impak van die vloei van water op sy lemme. En die eerste praktiese toepassing van hierdie ontdekking was die moontlikheid om korrels te maal.

Die geskiedenis van meulens dateer terug na die eerste meulstene wat deur antieke mense gebruik is om meel te bekom. Sulke toestelle was eers handmatig, toe het hulle die fisiese krag van slawe of diere begin gebruik wat die meelwiel gedraai het.

Die geskiedenis van die watermeul het begin met die gebruik van die ontwerp van 'n wiel wat deur die krag van 'n riviervloei aangedryf word om uit te voerdie proses om graan tot meel te maal, en die basis hiervoor was die skepping van die eerste enjin. Antieke masjiene het ontwikkel uit besproeiingstoestelle genaamd chadufons, wat gebruik is om water uit 'n rivier te lig om grond en landerye te besproei. Sulke toestelle het bestaan uit verskeie skepe wat op 'n rand gemonteer was: tydens rotasie is hulle in water gedompel, dit opgeskep, en nadat hulle dit opgelig het, het hulle dit in 'n geut omgegooi.

Reëling van antieke windpompe

Met verloop van tyd het mense watermeulens begin bou en die krag van water gebruik om meel te produseer. Boonop is damme in die plat gebiede, teen 'n lae spoed van die vloei van riviere, gereël om die druk te verhoog en sodoende 'n verhoging in die watervlak te verseker. Om beweging na die meultoestel oor te dra, is ratmotors uitgevind, wat gemaak is van twee wiele wat met vellings in aanraking was.

Deur 'n stelsel wiele van verskillende diameters te gebruik, waarvan die rotasie-asse parallel was, kon die antieke uitvinders beweging oordra en transformeer wat tot die voordeel van mense gerig kon word. Boonop moet die groter wiel minder omwentelinge maak soveel keer as wat sy deursnee die tweede, klein een oorskry. Die eerste wielratstelsels het 2 duisend jaar gelede begin gebruik word. Sedertdien kon uitvinders en werktuigkundiges met baie variasies van ratte vorendag kom, deur nie net 2 nie, maar meer wiele te gebruik.

Die toestel van die watermeul van die antieke era, beskryfVitruvius, het 3 hoofdele bevat:

1. 'n Enjin wat bestaan uit 'n vertikale wiel met lemme wat deur water geroteer word.
2. Die transmissiemeganisme is 'n tweede vertikale tandwiel (transmissie) wat 'n derde horisontale een draai wat 'n rondsel genoem word.
3. Bedryfsmeganisme wat uit twee meulstene bestaan: die boonste een word deur 'n rat aangedryf en op sy vertikale as gemonteer. Graan vir meel is in 'n emmertregter gegooi wat bo die boonste meulsteen geleë was.

Waterwiele is in verskeie posisies geïnstalleer relatief tot die vloei van water: stroomaf - op riviere met 'n hoë vloeitempo. Die mees algemene was "hangende" strukture, geïnstalleer op 'n vrye vloei, ondergedompel in water deur die onderste lemme. Daarna het hulle medium- en top-deurdringende tipes waterwiele begin gebruik.

Die maksimum moontlike doeltreffendheid (doeltreffendheid=75%) is gegee deur die werk van oorhoofse of grootmaat tipes, wat wyd gebruik is in die konstruksie van "kano" drywende meulens wat op groot riviere geloop het: die Dnieper, Kura, ens.

Die betekenis van die ontdekking van die watermeul was dat die eerste antieke meganisme uitgevind is, wat later vir industriële produksie gebruik kon word, wat 'n belangrike stadium in die geskiedenis van die ontwikkeling van tegnologie geword het.

Middeleeuse hidrouliese strukture

Die eerste watermeulens in Europa, volgens historiese data, het tydens die bewind van Karel die Grote (340 nC) in Duitsland enis van die Romeine geleen. Terselfdertyd is sulke meganismes gebou op die riviere van Frankryk, waar teen die einde van die 11de eeu. reeds was daar ongeveer 20 duisend meulens. Terselfdertyd was daar reeds meer as 5,5 duisend van hulle in Engeland.

Watermeulens in die Middeleeue was wydverspreid in Europa, dit is gebruik vir die verwerking van landbouprodukte (meelmeulens, oliemeulens, vullers), vir die opheffing van water uit myne en in metallurgiese produksie. Teen die einde van die 16de eeu daar was reeds 300 duisend van hulle, en in die 18de eeu. - 500 duisend. Terselfdertyd het hul tegniese verbetering en toename in kraggroei (van 600 tot 2220 perdekrag) plaasgevind

Die bekende kunstenaar en uitvinder Leonardo da Vinci het in sy aantekeninge ook probeer om met nuwe maniere vorendag te kom om die energie en krag van water met behulp van wiele te gebruik. Hy het byvoorbeeld die ontwerp van 'n vertikale saag voorgestel, wat aan die gang gesit is deur 'n stroom water wat aan die wiel voorsien is, dit wil sê die proses het geoutomatiseer geraak. Leonardo het ook tekeninge gemaak van verskeie opsies vir die gebruik van hidrouliese strukture: fonteine, maniere om moerasse te dreineer, ens.

'n Treffende voorbeeld van 'n hidrokragaanleg was die watertoevoermeganisme vir fonteine en watervoorsiening van paleise in Versailles, Trianon en Marly (Frankryk), waarvoor 'n dam spesiaal op die rivier opgerig is. Seine. Uit die reservoir is water onder druk aan 14 onderdeurdringende wiele van 12 m verskaf. Hulle het dit met behulp van 221 pompe tot 'n hoogte van 162 m na die akwaduk opgelig, vanwaar dit na paleise en fonteine gevloei het. Die daaglikse volume water wat voorsien is was 5 duisend m3^3.

Hoe werk 'n watermeul

Die ontwerp van so 'n meul het vir baie eeue onveranderd gebly. Die hoofmateriaal vir die konstruksie was hout, waaruit die skuur gebou is, wiele en skagte gemaak is. Metaal is slegs in sommige dele gebruik: asse, hegstukke, hakies. Soms is die skuur van klip gebou.

Tipe meulens wat waterenergie gebruik het:

1. Wurled - gebou op vinnig vloeiende bergriviere. Deur ontwerp is hulle soortgelyk aan moderne turbines: lemme is gemaak op 'n vertikale wiel teen 'n hoek met die basis, wanneer die watervloei val, het rotasie plaasgevind, waaruit die meulsteen beweeg het.
2. Wiel, waarin die "water"-wiel self gedraai het. Twee tipes is gebou - met 'n onderste en boonste geveg.

Water het van die dam af na die oorhoofse meul gekom, toe is dit met die wiel met slote, wat onder sy gewig geroteer het, langs die geut gelei. Wanneer die onderste geveg gebruik word, word 'n ontwerp met lemme gebruik, wat aan die gang gesit word wanneer dit in 'n waterstroom gedompel word. Om werkdoeltreffendheid te verbeter, is 'n dam dikwels gebruik wat slegs 'n deel van die rivier blokkeer, wat die seën genoem word.

Die figuur hieronder toon die toestel van 'n tipiese houtwatermeul: die rotasiebeweging kom van die onderste aandrywing (wiel) [6], aan die bokant is daar 'n emmer (bunker) [1] vir graan en 'n geut [2], wat dit na die meulstene voer [3]. Die gevolglike meel het in die skinkbord [4] geval en toe in die kis of sak [5] gemors.

Aanpassing van die graanvoorraad is uitgevoer deur 'n dispenser, 'n spesiale boks met 'n gaatjie wat die fynheid van maalmeel beïnvloed het. Nadat dit ontvang is, was dit nodig om deur 'n spesiale sif te sif wat bo die bors geïnstalleer is, wat met 'n klein meganisme geossilleer het.

Sommige watermeulens is nie net gebruik om graan te maal nie, maar ook om gierst, bokwiet of hawer te skil, waarvan graan gemaak is. Sulke masjiene is croupers genoem. Entrepreneuriese eienaars het meulstrukture gebruik om tows te stamp, om tuisgesponnen lap te vilt, om wol te kam, ens.

Bou meulens in Rusland

In die antieke Russiese kronieke kom die melding van waterwiele en meulens vanaf die 9de eeu voor. Aanvanklik is hulle uitsluitlik vir die maal van graan gebruik, waarvoor hulle die bynaam "meel" en "brood" gekry het. In 1375 het prins Podolsky Korpatovich die Dominikaanse klooster die reg gegee om 'n graanmeule deur 'n handves te bou. En in 1389 is so 'n gebou deur testament aan die vrou van prins Dmitri Donskoy oorgelaat.

In Veliky Novgorod dateer 'n berkbasdokument wat die bou van 'n meul noem, uit die 14de eeu. Pskov kronieke van die 16de eeu. vertel van die bou van so 'n struktuur aan die Volkhov-rivier, waarby die hele plaaslike bevolking betrokke was.’n Dam is gebou wat’n deel van die rivier versper het, maar dit het ineengestort weens erge oorstromings.

Op die plat terrein is watermeulens in Rusland gebou met 'n oorhoofse vulwiel. In die 14-15 eeue. kronkelende toestelle begin verskyn waarindie wiel is horisontaal op 'n vertikale as geplaas.

Hierdie ontwerpe is deur selfgeleerde meesters gebou sonder enige tekeninge en diagramme. Boonop het hulle nie net die reeds opgerigte strukture gekopieer nie, maar elke keer hul eie innovasies by hul toestel gevoeg. Selfs gedurende die tyd van Petrus die Grote het meesters uit Europese lande na Rusland begin kom, wat hul vaardighede en kennis op hierdie gebied getoon het.

Een van Peter se medewerkers, die beroemde ingenieur William Genin, wat 12 groot aanlegte in die Oeral gebou het, kon hul werking vanaf hidrouliese kragsentrales verseker. Daarna is waterenergie wyd gebruik deur spesialiste in die konstruksie van mynbou- en metaalbewerkingsondernemings regoor Rusland.

Aan die begin van die 18de eeu het ongeveer 3 duisend fabrieke regdeur die gebied bedryf, wat hidrouliese installasies gebruik het vir die funksionering van produksie. Dit was metallurgiese, saagmeule, papier-, weef- en ander ondernemings.

Die bekendste en mees unieke kompleks vir die verskaffing van energie aan die myn- en smeltaanleg is in 1787 deur die ingenieur K. D. Frolov by die Zmeinogorsk-myn gebou, wat geen analoë in die wêreld gehad het nie. Dit het 'n dam, waterinlaatstrukture ingesluit, waaruit water deur ondergrondse gate in 'n oop kanaal (535 m lank) na 'n meule gegaan het, waar die saagmeulwiel gedraai het. Verder het water deur die volgende ondergrondse kanaal na die hidrowiel van die masjien gevloei om erts uit die myn te lig, toe na die derde en vierde. Aan die einde het dit deur 'n meer as 1 km lank teruggevloei in die rivier onder die dam, sy totale pad was meer as 2 km,die deursnee van die grootste wiel is 17 m. Alle strukture is van plaaslike materiale gebou: klei, hout, klip en yster. Die kompleks werk al meer as 100 jaar suksesvol, maar net die dam van die Zmeinogorsky-myn het tot vandag toe oorleef.

Navorsing op die gebied van hidroulika is ook uitgevoer deur die beroemde wetenskaplike M. V. Lomonosov, wat sy wetenskaplike gedagtes in die praktyk gebring het, en deelgeneem het aan die skepping van 'n gekleurde glasonderneming gebaseer op die werking van 'n hidrouliese installasie met drie wiele. Die werke van nog twee Russiese akademici - D. Bernoulli en L. Euler - het wêreldbetekenis verkry in die gebruik van die wette van hidrodinamika en hidrouliese ingenieurswese en het die teoretiese grondslag van hierdie wetenskappe gelê.

Gebruik waterenergie in die Ooste

Die gebruik van waterwiele in China is die eerste keer in detail beskryf in die boek van Sunn Yingxing in 1637. Dit beskryf die gebruik daarvan vir metallurgiese produksie. Chinese strukture was gewoonlik horisontaal, maar hul kapasiteit was hoog genoeg om meel en metaal te produseer.

Die gebruik van waterenergie is die eerste keer in die 30's begin. n. e., na die uitvinding deur 'n Chinese amptenaar van 'n resiprokerende meganisme gebaseer op waterwiele.

In antieke China is 'n paar honderd meulens gebou, geleë langs die riviere, maar in die 10de eeu. die regering het hulle begin verbied weens die belemmering van riviernavigasie. Die bou van meulens het geleidelik uitgebrei in buurlande: Japan en Indië, in Tibet.

Waterwiele in Islamitiese lande

LandeDie Ooste, waarin mense die Islamitiese godsdiens bely, is vir die grootste deel 'n gebied met 'n baie warm klimaat. Sedert antieke tye was gereelde watertoevoer baie belangrik. Akwadukte is gebou om water aan stede te verskaf, en om dit uit die rivier op te lig, is meule gebou, wat hulle "norias" genoem het.

Volgens historici is die eerste sulke strukture 5 duisend jaar gelede in Sirië en ander lande opgerig. Aan die Orontesrivier, een van die diepstes in die land, was die bou van hysbakke wydverspreid in die vorm van groot wiele van watermeulens, wat water met talle lemme opgeskep en dit aan die akwaduk verskaf het.

'n Aanskoulike voorbeeld van so 'n struktuur is die hysbakke van die stad Hama, wat tot in ons tyd oorleef het, waarvan die konstruksie uit die 13de eeu dateer. Hulle werk tot vandag toe voort, en is beide 'n ornament en 'n landmerk van die stad.

Die gebruik van hidrokrag in verskeie nywerhede

Benewens die verkryging van meel, het die omvang van watermeulens uitgebrei na die volgende tipes nywerhede:

• vir verbetering en voorsiening van water aan gewasse in die lande;
• 'n saagmeul wat waterkrag gebruik het om hout te verwerk;
• metallurgie en metaalverwerking;
• in mynbou vir die verwerking van klippe of ander rotse;
• in weef- en wolfabrieke;
• vir die opheffing van water uit die myn, ens.

Een van die oudste voorbeelde van gebruikwaterkrag - 'n saagmeul in Hierapolis (Turkye), sy meganismes is tydens opgrawings ontdek en gedateer na die 6de eeu. n. e.

In sommige Europese lande het argeoloë die oorblyfsels van ou meule uit die era van Antieke Rome ontdek, wat gebruik is om kwarts wat goud bevat wat in myne ontgin is, te vergruis.

Die grootste kompleks wat die krag van water gebruik, is volgens historiese data in die 1ste eeu gebou. in die suide van Frankryk onder die naam Barbegal, wat 16 waterwiele gehad het wat energie aan 16 meelmeulens verskaf het en sodoende brood aan die nabygeleë stad Alert verskaf het. Elke dag is 4,5 ton meel hier geproduseer.

'n Soortgelyke meulkompleks op Janiculum Hill het voorrade in die 3de eeu voorsien. die stad Rome, wat deur keiser Aurelianus waardeer is.

Skep 'n waterstruktuur met jou eie hande

'n Argitektoniese element soos 'n waterwiel het gewild geword saam met poele, watervalle of fonteine. Natuurlik verrig sulke strukture 'n dekoratiewe eerder as 'n praktiese funksie. Elke eienaar wat die vaardighede het om met houtonderdele te werk, kan 'n watermeul met sy eie hande bou.

Dit word aanbeveel om 'n wielgrootte van minstens 1,5 m te kies, maar nie meer as 10 m nie, afhangende van die area van die terrein. Die meulhuis word ook gekies volgens sy toekomstige doel: 'n gebou vir die stoor van voorraad, 'n speelarea vir kinders, en die versiering van die gebied.

Produksie van onderdele:

• as basis vir 'n waterwiel, kan jy 'n fiets neem of 'n afgestampte boom, waaraan die lemme vas is; in die middeldit moet 'n pyp hê waarom dit draai;
• die voltooide produk is gemonteer op laers op 2 stutte, wat gemaak is van eikehoutbalke, metaalhoeke, bakstene;
• tot die bokant van die wiel moet die geut pas waardeur water op die lemme vloei; dit word óf uit 'n slang met 'n pomp gebring, óf dit kom ná reën;
• alle dele word aanbeveel om verwerk te word om die lewensduur te verleng: hout - vernis, metaal - geverf teen korrosie;
• om water te dreineer, lê kanale in die rigting van die beddings of na 'n ander houer;
• in die finale stadium is die gebou versier met dekoratiewe elemente.

Die oprigting van 'n dekoratiewe watermeul in die platteland sal 'n wonderlike estetiese toevoeging tot die landskap wees.

Bekende historiese windpompe

Die grootste werkende watermeul "Lady Isabella" is naby die dorpie Lexie op die eiland Man in die Ierse See geleë. Hierdie struktuur is in 1854 deur die selfopgeleide ingenieur Robert Casement opgerig ter ere van die vrou van die plaaslike goewerneur-generaal, en die doel van die konstruksie daarvan was om grondwater uit 'n plaaslike myn te pomp vir die ontginning van natuurlike hulpbronne (sink, lood, ens..).

Kanale is spesiaal aangelê waardeur water van bergriviere deur die brug gegaan en gevoer is om 'n wiel met 'n deursnee van 22 m te laat draai, wat steeds as die grootste ter wêreld beskou word, te danke aan wat baie toeriste het reeds sukses genietjaar.

Een van die oorspronklike besienswaardighede van Frankryk is 'n ou watermeul wat naby die stad Vernon (Frankryk) geleë is. Die uniekheid daarvan lê in die feit dat dit op 2 pilare van 'n ou klipbrug rus wat eens die oewer van die Seine verbind het. Die presiese datum van die konstruksie daarvan is onbekend, maar volgens sommige bronne is dit opgerig tydens die tydperk van opposisie teen Richard die Leeuhart en was van strategiese belang. In 1883 het die bekende kunstenaar Claude Monet haar op een van sy doeke verewig.

Die skepping van die watermeul is 'n belangrike stap in die geskiedenis van tegnologie-ontwikkeling, want dit word beskou as die eerste ontwerp wat vir verskeie doeleindes vir die verwerking van landbou- en ander produkte gebruik kon word, wat die eerste stap na masjien was produksie in die wêreld.