Vannmølle: funnverdi, omfang, enhet og driftsprinsipp

2024 Forfatter: Henry Conors | [email protected]. Sist endret: 2024-02-12 11:33

Oppfinnelsen av vannmøllen var av stor betydning for teknologiens historie og utvikling. De første slike strukturer ble brukt til å renne over vann i det gamle Roma, senere begynte de å bli brukt til å skaffe mel og til andre industrielle formål.

Oppfinnelseshistorie

Vannhjulet ble oppfunnet av mennesker i eldgamle tider, takket være at en person mottok en pålitelig og enkel motor, hvis bruk har blitt utvidet hvert år. Allerede i det første århundre f. Kr. beskrev den romerske vitenskapsmannen Vitruvius en slik struktur i sin avhandling "10 Books on Architecture". Dens handling var basert på rotasjonen av hjulet fra virkningen av vannstrømmen på bladene. Og den første praktiske anvendelsen av denne oppdagelsen var muligheten for å male korn.

Kvernenes historie går tilbake til de første kvernsteinene som ble brukt av eldgamle mennesker for å skaffe mel. Slike enheter var først manuelle, så begynte de å bruke den fysiske styrken til slaver eller dyr som snudde melhjulet.

Historien til vannmøllen begynte med bruken av utformingen av et hjul drevet av kraften fra en elvestrøm for å utføreprosessen med å male korn til mel, og grunnlaget for dette var etableringen av den første motoren. Gamle maskiner utviklet seg fra vanningsanordninger k alt chadufons, som ble brukt til å heve vann fra en elv for å vanne land og åkre. Slike innretninger besto av flere øser montert på en kant: under rotasjon ble de senket i vann, øset det opp, og etter å ha løftet det opp, veltet de det over i en renne.

Arrangement av eldgamle vindmøller

Over tid begynte folk å bygge vannmøller og bruke kraften til vannet til å produsere mel. Dessuten, i de flate områdene, med lav hastighet i strømmen av elver, ble det anordnet demninger for å øke trykket, og dermed sikre en økning i vannstanden. For å overføre bevegelse til mølleanordningen ble det oppfunnet girmotorer, som ble laget av to hjul i kontakt med felger.

Ved å bruke et system med hjul med forskjellige diametre, hvis rotasjonsakser var parallelle, var de gamle oppfinnerne i stand til å overføre og transformere bevegelser som kunne rettes til fordel for mennesker. Dessuten må det større hjulet gjøre færre omdreininger så mange ganger som diameteren overstiger det andre, lille. De første hjulgirsystemene begynte å bli brukt for 2 tusen år siden. Siden den gang har oppfinnere og mekanikere vært i stand til å komme opp med mange varianter av gir, ved å bruke ikke bare to, men flere hjul.

Anordningen til antikkens vannmølle, beskrevetVitruvius, inneholdt 3 hoveddeler:

En motor som består av et vertik alt hjul med blader som roteres av vann.
Girkassemekanismen er et andre vertik alt tannhjul (transmisjon) som dreier et tredje horisont alt k alt et pinion.
Aktiveringsmekanisme som består av to kvernsteiner: den øvre er drevet av et tannhjul og montert på dens vertikale aksel. Korn til mel ble helt i en bøttetrakt plassert over den øvre kvernsteinen.

Vannhjul ble installert i flere posisjoner i forhold til vannstrømmen: nedstrøms - på elver med høy strømningshastighet. De vanligste var "hengende" strukturer, installert på fri flyt, nedsenket i vann av de nedre bladene. Deretter begynte de å bruke middels og topp-piercing typer vannhjul.

Maksim alt mulig effektivitet (effektivitet=75%) ble gitt av arbeidet med overhead- eller bulktyper, som ble mye brukt i konstruksjonen av "kano" flytende møller som gikk på store elver: Dnepr, Kura, osv.

Betydningen av oppdagelsen av vannmøllen var at den første antikke mekanismen ble oppfunnet, som senere kunne brukes til industriell produksjon, som ble et viktig stadium i teknologiutviklingens historie.

middelalderske hydrauliske strukturer

De første vannmøllene i Europa, ifølge historiske data, dukket opp under Karl den Stores regjeringstid (340 e. Kr.) i Tyskland ogble lånt fra romerne. Samtidig ble slike mekanismer bygget på elvene i Frankrike, hvor det på slutten av 1000-tallet. allerede var det rundt 20 tusen møller. Samtidig var det allerede mer enn 5,5 tusen av dem i England.

Vannmøller i middelalderen var utbredt i hele Europa, de ble brukt til bearbeiding av landbruksprodukter (melmøller, oljemøller, fullere), for å løfte vann fra gruver og i metallurgisk produksjon. På slutten av 1500-tallet det var allerede 300 tusen av dem, og på 1700-tallet. - 500 000. Samtidig fant deres tekniske forbedring og økning i kraftvekst (fra 600 til 2220 hestekrefter) sted.

Den kjente kunstneren og oppfinneren Leonardo da Vinci prøvde i notatene sine også å komme opp med nye måter å bruke energien og kraften til vann ved hjelp av hjul. Han foreslo for eksempel utformingen av en vertikal sag, som ble satt i bevegelse av en vannstrøm som ble tilført hjulet, det vil si at prosessen ble automatisert. Leonardo laget også tegninger av flere alternativer for bruk av hydrauliske strukturer: fontener, måter å drenere sumper osv.

Et slående eksempel på et vannkraftverk var vannforsyningsmekanismen for fontener og vannforsyning til palasser i Versailles, Trianon og Marly (Frankrike), som en demning ble spesielt reist for ved elven. Seine. Fra reservoaret ble det tilført vann under trykk til 14 bunngjennomtrengende hjul på 12 m. De løftet det ved hjelp av 221 pumper til en høyde på 162 m til akvedukten, hvorfra det rant til palasser og fontener. Det daglige tilførte vannvolumet var 5 tusen m3^3.

Slik fungerer en vannmølle

Utformingen av en slik mølle har vært uendret i mange århundrer. Hovedmaterialet for konstruksjonen var tre, som låven ble bygget av, hjul og sjakter ble laget av. Metall ble bare brukt i noen deler: aksler, festemidler, braketter. Av og til ble låven bygget av stein.

Typer møller som brukte vannenergi:

Wurled - bygget på raskt rennende fjellelver. Ved design ligner de på moderne turbiner: blader ble laget på et vertik alt hjul i en vinkel mot basen, når vannstrømmen f alt, skjedde rotasjon, hvorfra kvernsteinen beveget seg.
Hjul, der selve "vann"-hjulet roterte. To typer ble bygget - med en nedre og en øvre kamp.

Vann kom fra demningen til overliggende mølle, så ble det ledet langs renna til hjulet med grøfter, som roterte under vekten. Ved bruk av den nedre kampen brukes et design med blader, som settes i bevegelse når de senkes ned i en vannstrøm. For å forbedre arbeidseffektiviteten ble det ofte brukt en demning som bare blokkerte en del av elven, k alt velsignelsen.

Figuren nedenfor viser enheten til en typisk trevannmølle: rotasjonsbevegelsen kommer fra det nedre drivverket (hjulet) [6], på toppen er det en bøtte (bunker) [1] for korn og en renne [2], som mater den til kvernsteinene [3]. Det resulterende melet f alt ned i brettet [4], og ble deretter sølt ned i brystet eller posen [5].

Justering av korntilførselen ble utført med en dispenser, en spesialboks med et hull som påvirket finheten til maling av mel. Etter å ha mottatt den, var det nødvendig å sile gjennom en spesiell sil installert over brystet, som svingte ved hjelp av en liten mekanisme.

Noen vannmøller ble brukt ikke bare til å male korn, men også til å skrelle hirse, bokhvete eller havre, som det ble laget korn av. Slike maskiner ble k alt croupere. Entreprenørielle eiere brukte møllekonstruksjoner til å banke sleper, til toving av hjemmespunnet tøy, til å gre ull osv.

Bygge møller i Russland

I de gamle russiske krønikene forekommer omtalen av vannhjul og møller fra 900-tallet. Opprinnelig ble de utelukkende brukt til maling av korn, som de fikk kallenavnet "mel" og "brød". I 1375 ga prins Podolsky Korpatovich det dominikanske klosteret rett til å bygge en kornmølle ved et charter. Og i 1389 ble en slik bygning overlatt til kona til prins Dmitrij Donskoj etter testamente.

I Veliky Novgorod dateres et bjørkebarkdokument som nevner byggingen av en mølle tilbake til 1300-tallet. Pskov-krøniker fra 1500-tallet. fortelle om byggingen av en slik struktur på Volkhov-elven, som hele lokalbefolkningen var involvert i. Det ble bygget en demning som blokkerte en del av elven, men den kollapset på grunn av kraftig flom.

I det flate terrenget ble vannmøller i Russland bygget med et påfyllingshjul. På 14-15 århundrer. hvirvle enheter begynte å dukke opp derhjulet ble plassert horisont alt på en vertikal aksel.

Disse designene ble bygget av selvlærte mestere uten noen tegninger og diagrammer. Dessuten kopierte de ikke bare de allerede oppførte strukturene, men la hver gang sine egne innovasjoner til enheten. Selv under Peter den stores tid begynte mestere fra europeiske land å komme til Russland, som viste sine ferdigheter og kunnskaper på dette området.

En av Peters medarbeidere, den berømte ingeniøren William Genin, som bygde 12 store anlegg i Ural, var i stand til å sikre driften fra hydrauliske kraftverk. Deretter ble vannenergi mye brukt av spesialister innen bygging av gruve- og metallbedrifter i hele Russland.

På begynnelsen av 1700-tallet opererte rundt 3000 fabrikker over hele territoriet, som brukte hydrauliske installasjoner for driften av produksjonen. Disse var metallurgiske, sagbruk, papir, veving og andre virksomheter.

Det mest kjente og unike komplekset for å levere energi til gruve- og smelteanlegget ble bygget i 1787 av ingeniør K. D. Frolov ved Zmeinogorsk-gruven, som ikke hadde noen analoger i verden. Den inkluderte en demning, vanninntakskonstruksjoner, hvorfra vannet gikk gjennom underjordiske åpninger inn i en åpen kanal (535 m lang) til en mølle, hvor sagbrukshjulet roterte. Videre strømmet vann gjennom den neste underjordiske kanalen til hydrohjulet til maskinen for å løfte malm fra gruven, deretter til den tredje og fjerde. På slutten rant den gjennom en adit som var mer enn 1 km lang tilbake i elven nedenfor demningen, dens totale sti var mer enn 2 km,diameteren på det største hjulet er 17 m. Alle strukturer ble bygget av lokale materialer: leire, tre, stein og jern. Komplekset har vært i drift i mer enn 100 år, men bare demningen til Zmeinogorsky-gruven har overlevd til i dag.

Forskning innen hydraulikk ble også utført av den berømte vitenskapsmannen M. V. Lomonosov, som satte sine vitenskapelige tanker ut i livet, og deltok i opprettelsen av et farget glassbedrift basert på driften av en hydraulisk installasjon med tre hjul. Verkene til ytterligere to russiske akademikere - D. Bernoulli og L. Euler - fikk verdensbetydning i bruken av lovene for hydrodynamikk og vannteknikk og la det teoretiske grunnlaget for disse vitenskapene.

Bruke vannenergi i øst

Bruken av vannhjul i Kina ble først beskrevet i detalj i boken til Sunn Yingxing i 1637. Den beskriver bruken av dem til metallurgisk produksjon. Kinesiske strukturer var vanligvis horisontale, men deres kapasitet var høy nok til å produsere mel og metall.

Bruken av vannenergi ble først startet på 30-tallet. n. e. etter oppfinnelsen av en kinesisk tjenestemann av en frem- og tilbakegående mekanisme basert på vannhjul.

I det gamle Kina ble det bygget flere hundre møller, plassert langs elvene, men på 900-tallet. regjeringen begynte å forby dem på grunn av hindret i elvenavigasjon. Byggingen av fabrikker utvidet seg gradvis i nabolandene: Japan og India, i Tibet.

Vannhjul i islamske land

LandØsten, der folk bekjenner seg til den islamske religionen, er for det meste et territorium med et veldig varmt klima. Siden antikken har regelmessig vannforsyning vært svært viktig. Det ble bygget akvedukter for å levere vann til byer, og for å heve det opp fra elven ble det bygget møller som de k alte "norias".

Ifølge historikere ble de første slike strukturer reist for 5 tusen år siden i Syria og andre land. Ved Orontes-elven, en av de dypeste i landet, var byggingen av heiser utbredt i form av enorme hjul av vannmøller, som øste vann med tallrike kniver og forsynte det til akvedukten.

Et levende eksempel på en slik struktur er heisene til byen Hama, som har overlevd til vår tid, hvis konstruksjon dateres tilbake til 1200-tallet. De fortsetter å jobbe frem til i dag, og er både en pryd og et landemerke for byen.

Bruken av vannkraft i ulike næringer

I tillegg til å skaffe mel, utvidet omfanget av vannmøller til følgende typer industrier:

for melioring og å gi vann til avlinger på åkrene;
et sagbruk som brukte vannkraft til å behandle tre;
metallurgi og metallbehandling;
i gruvedrift for bearbeiding av steiner eller andre bergarter;
i veve- og ullfabrikker;
for å løfte vann fra gruven osv.

Et av de eldste eksemplene på brukvannkraft - et sagbruk i Hierapolis (Tyrkia), dens mekanismer ble oppdaget under utgravninger og datert til 600-tallet. n. e.

I noen europeiske land har arkeologer oppdaget restene av gamle møller fra antikkens Roma, som ble brukt til å knuse kvarts som inneholder gull utvunnet i gruver.

Det største komplekset ved hjelp av vannkraft ble bygget, ifølge historiske data, på det 1. århundre. i Sør-Frankrike under navnet Barbegal, som hadde 16 vannhjul som leverte energi til 16 melmøller, og dermed ga brød til den nærliggende byen Alert. Hver dag ble det produsert 4,5 tonn mel her.

Et lignende møllekompleks på Janiculum Hill leverte forsyninger i det 3. århundre. byen Roma, som ble verdsatt av keiser Aurelian.

Lag en vannstruktur med egne hender

Et arkitektonisk element som et vannhjul har vunnet popularitet sammen med bassenger, kaskader eller fontener. Selvfølgelig utfører slike strukturer en dekorativ i stedet for en praktisk funksjon. Hver eier som har ferdighetene til å jobbe med tredeler kan bygge en vannmølle med egne hender.

Det anbefales å velge en hjulstørrelse på minst 1,5 m, men ikke mer enn 10 m, avhengig av området på stedet. Kvernhuset er også valgt i henhold til dets fremtidige formål: en bygning for oppbevaring av inventar, et lekeområde for barn og dekorering av territoriet.

Produksjon av deler:

som grunnlag for et vannhjul kan du ta en sykkel eller et veltet tre, som knivene er festet til; i midtenden skal ha et rør som den roterer rundt;
det ferdige produktet er montert på lager på 2 støtter, som er laget av eikebjelker, metallhjørner, murstein;
til toppen av hjulet skal passe sjakten som vannet strømmer inn på bladene gjennom; den hentes enten fra en slange med pumpe, eller den kommer etter regn;
alle deler anbefales å behandles for å øke levetiden: tre - lakkert, metall - m alt mot korrosjon;
for å drenere vann, legg kanaler i retning av sengene eller til en annen beholder;
i sluttfasen er bygningen dekorert med dekorative elementer.

Å sette opp en dekorativ vannmølle på landsbygda vil være et flott estetisk tillegg til landskapet.

Berømte historiske vindmøller

Den største opererende vannmøllen "Lady Isabella" ligger nær landsbyen Lexie på Isle of Man i Irskehavet. Denne strukturen ble reist i 1854 av selvlært ingeniør Robert Casement til ære for kona til den lokale generalguvernøren, og formålet med konstruksjonen var å pumpe grunnvann fra en lokal gruve for utvinning av naturressurser (sink, bly, etc..).

Kanaler ble spesielt lagt, gjennom hvilke vann fra fjellelver gikk gjennom broen og ble matet til å rotere et hjul med en diameter på 22 m, som fortsatt regnes som det største i verden, takket være at mange turister har allerede hatt suksessår.

En av de opprinnelige severdighetene i Frankrike er en gammel vannmølle som ligger nær byen Vernon (Frankrike). Dens unike ligger i det faktum at den hviler på 2 søyler av en gammel steinbro som en gang koblet sammen bredden av Seinen. Den nøyaktige datoen for konstruksjonen er ukjent, men ifølge noen kilder ble den reist i perioden med motstand mot Richard Løvehjerte og var av strategisk betydning. I 1883 udødeliggjorde den berømte kunstneren Claude Monet henne på et av lerretene hans.

Opprettelsen av vannmøllen er et viktig skritt i teknologiutviklingens historie, fordi det regnes som det første designet som kunne brukes til ulike formål for bearbeiding av landbruksprodukter og andre produkter, som var det første skrittet mot maskin produksjon i verden.