Ein Wasserrad ist eine Maschine, für die Energie des freien Fließens oder fallenden Wassers in nützliche Formen der Macht umzuwandeln. Ein Wasserrad besteht aus einem großen Holz- oder Metallrad, mit mehreren Klingen oder Eimern, die auf dem Außenrand eingeordnet sind, der die Fahroberfläche bildet. Meistens wird das Rad vertikal auf einer horizontalen Achse bestiegen, aber der Kahn oder das skandinavische Rad werden horizontal auf einer vertikalen Welle bestiegen. Vertikale Räder können Macht entweder durch die Achse oder über ein Ringzahnrad übersenden und normalerweise Riemen oder Getriebe steuern; horizontale Räder steuern gewöhnlich direkt ihre Last.

Wasserräder waren noch im kommerziellen Gebrauch gut ins 20. Jahrhundert, aber sie sind nicht mehr in der üblichen Anwendung. Der vorherige Gebrauch von Wasserrädern schließt sich prügelndes Mehl in gristmills und Schleifholz in Fruchtfleisch für die Papierherstellung ein, aber anderer Gebrauch schließt hämmerndes Schmiedeeisen, Fertigung, hämmernde und vernichtende Erzfaser für den Gebrauch in der Fertigung von Stoff ein.

Einige Wasserräder werden durch Wasser von einem Mühle-Teich gefüttert, der gebildet wird, wenn für einen fließenden Strom gestaut wird. Ein Kanal für das Wasser, das in oder von einem Wasserrad fließt, wird genannt eine Mühle-Rasse (hat auch millrace buchstabiert), oder einfach eine "Rasse", und wird gewöhnlich in Abteilungen geteilt. Das Rasse-Holen-Wasser vom Mühle-Teich bis das Wasserrad ist ein headrace; ein tragendes Wasser, nachdem es das Rad verlassen hat, wird allgemein einen tailrace genannt.

Die wissenschaftliche Untersuchung von John Smeaton des Wasserrades hat zu bedeutenden Zunahmen in der Leistungsfähigkeit Mitte zum Ende des 18. Jahrhunderts geführt und viel erforderliche Macht für die Industrielle Revolution liefernd.

Wasserräder haben begonnen, durch die kleinere, weniger teure und effizientere von Benoît Fourneyron entwickelte Turbine versetzt zu werden, mit seinem ersten Modell 1827 beginnend. Turbinen sind dazu fähig, hohe Köpfe oder Erhebungen zu behandeln, die die Fähigkeit zu praktischen großen Wasserrädern überschreiten.

Die Hauptschwierigkeit von Wasserrädern ist ihre Abhängigkeit von fließendem Wasser, das beschränkt, wo sie gelegen werden können. Moderne hydroelektrische Dämme können als die Nachkommen des Wasserrades angesehen werden, weil sie auch die Bewegung von Wasser bergab ausnutzen.

Geschichte

In wassererhebenden Geräten ist Drehbewegung normalerweise effizienter als auf der schwingenden Bewegung gestützte Maschinen. In Bezug auf die Macht-Quelle können Wasserräder entweder vom Menschen oder von der Tierkraft oder durch den Wasserstrom selbst gedreht werden. Wasserräder kommen in zwei grundlegenden Designs, die entweder mit einem vertikalen oder einer horizontalen Achse ausgestattet sind. Der letzte Typ kann je nachdem unterteilt werden, wo das Wasser die Radpaddel, in den hinausgeschossenen, breastshot und die undershot Räder schlägt. Die zwei Hauptfunktionen von Wasserrädern wasserhoben zu Bewässerungszwecken und dem Mahlen besonders des Kornes historisch.

Westwelt

Greco-römische Welt

Die alten Griechen haben das Wasserrad erfunden und, waren zusammen mit den Römern, das erste, um es in fast allen Formen und Funktionen zu verwenden, die oben einschließlich seiner epochalen Anwendung für watermilling beschrieben sind. Der technologische Durchbruch ist im technisch hoch entwickelten vorgekommen und hat wissenschaftlich hellenistische Periode zwischen dem 3. und das 1. Jahrhundert v. Chr. gemerkt.

Wasserheben

Das compartmented Wasserrad kommt in zwei grundlegenden Formen, dem Rad mit dem compartmented Körper (lateinisches Trommelfell) und dem Rad mit dem compartmented Rand oder einem Rand mit getrennten, beigefügten Behältern. Die Räder konnten entweder von Männern gedreht werden, die auf seine Außenseite oder von Tieren mittels eines sakia Zahnrades treten. Während das Trommelfell eine große Entladungskapazität hatte, konnte es das Wasser nur zu weniger heben als die Höhe seines eigenen Radius und hat ein großes Drehmoment für das Drehen verlangt. Diese Baumängel wurden durch das Rad mit einem compartmented Rand überwunden, der ein weniger schweres Design mit einem höheren Heben war.

Die frühste literarische Verweisung auf einen wassergesteuerten, compartmented Rad erscheint in der technischen Abhandlung Pneumatica (Junge. 61) des griechischen Ingenieurs Philo Byzanz (ca. 280220 v. Chr.). In seinem Parasceuastica (91.4344) empfiehlt Philo den Gebrauch solcher Räder, um Belagerungsgruben als ein Verteidigungsmaß gegen das feindliche Entsaften unterzutauchen. Räder von Compartmented scheinen, die Mittel der Wahl gewesen zu sein, um Trockendocks in Alexandria unter der Regierung von Ptolemy IV (221205 v. Chr.) zu dränieren. Mehrere griechische Papyri des 3. zum 2. Jahrhundert erwähnen v. Chr. den Gebrauch dieser Räder, aber geben weitere Details nicht. Das Nichtsein des Geräts im Alten Nahen Osten vor der Eroberung von Alexander kann aus seiner ausgesprochenen Abwesenheit von der sonst reichen östlichen Ikonographie auf Bewässerungsmethoden abgeleitet werden. Verschieden von anderen wasserhebenden Geräten und Pumpen der Periode, obwohl die Erfindung des compartmented Rades keinem besonderen hellenistischen Ingenieur verfolgt werden kann und gegen Ende des 4. Jahrhunderts v. Chr. in einem ländlichen Zusammenhang weg von der Metropole Alexandrias gemacht worden sein kann.

Das frühste Bild eines compartmented Rades ist von einer Grabstätte, die im Ptolemäischen Ägypten der Daten zum 2. Jahrhundert v. Chr. malt. Es zeigt sich einem Paar von yoked Ochsen, das Rad über ein sakia Zahnrad steuernd, das hier zum ersten Mal auch beglaubigt wird. Das griechische sakia Zahnrad-System wird bereits völlig entwickelt zum Punkt gezeigt, dass "moderne ägyptische Geräte eigentlich identisch sind". Es wird angenommen, dass die Wissenschaftler des Museums Alexandrias, zurzeit des aktivsten griechischen Forschungszentrums, an seiner Erfindung beteiligt worden sein können. Eine Episode vom Alexandrian Krieg in 48 erzählt v. Chr. davon, wie die Feinde von Caesar eingestellte Wasserräder verwendet haben, um Seewasser von Hochplätzen auf der Position der gefangenen Römer zu gießen.

Ungefähr 300 n.Chr. wurde der noria schließlich eingeführt, als die Holzabteilungen durch billige keramische Töpfe ersetzt wurden, die an die Außenseite eines offen eingerahmten Rades gebunden wurden.

Die Römer haben Wasserräder umfassend im Bergwerk von Projekten mit enormen Wasserrädern des römischen Zeitalters verwendet, die in Plätzen wie das modern-tägige Spanien gefunden sind. Sie waren hinausgeschossene Rückwasserräder, die für dewatering tiefe unterirdische Gruben entworfen sind. Solche mehreren Geräte werden von Vitruvius, einschließlich des hinausgeschossenen Wasserrades der Rückseite und der Schraube von Archimedean beschrieben. Viele wurden während des modernen Bergwerks an den Kupferminen an Rio Tinto in Spanien, ein System gefunden, das 16 solche über einander aufgeschoberten Räder einschließt, um Wasser über von der Mine-Senkgrube zu heben. Ein Teil solch eines Rades wurde an Dolaucothi, einer römischen Goldgrube im südlichen Wales in den 1930er Jahren gefunden, als die Mine kurz wiedereröffnet wurde. Es wurde über unter der Oberfläche gefunden, so muss ein Teil einer ähnlichen Folge als das gewesen sein, das an Rio Tinto entdeckt ist. Es ist kürzlich Kohlenstoff gewesen, der zu ungefähr 90 n.Chr. datiert ist, und da das Holz, von dem es gemacht wurde, viel älter ist als die tiefe Mine, ist es wahrscheinlich, dass die tiefe Tätigkeit in der Operation vielleicht 30-50 Jahre danach war. Diese Beispiele von Drainage-Rädern, die in gesiegelten unterirdischen Galerien in weit getrennten Positionen gefunden sind, illustrieren, dass das Gebäude von Wasserrädern gut innerhalb von römischen Fähigkeiten war, und dass solche vertikalen Wasserräder zu Industriezwecken allgemein verwendet wurden.

Watermilling

Indirekte Beweise von der Arbeit des griechischen Technikers Apollonius von Perge, des britischen Historikers der Technologie in Betracht ziehend, datiert M.J.T. Lewis auf das Äußere der vertikalen Achse watermill zum Anfang des 3. Jahrhunderts v. Chr. und der horizontalen Achse watermill zu ungefähr 240 v. Chr., mit Byzanz und Alexandria als die zugeteilten Plätze der Erfindung. Ein watermill wird vom griechischen Geographen Strabon berichtet (ca. 64 v. Chr. n.Chr. 24), einmal vorher 71 v. Chr. im Palast des Königs von Pontian Mithradates VI Eupator, aber seinem genauen Aufbau bestanden zu haben, kann aus dem Text (XII, 3, 30 C 556) nicht nachgelesen werden.

Die erste klare Beschreibung eines verzahnten watermill bietet das Ende des 1. Jahrhunderts v. Chr. römischer Architekt Vitruvius an, der vom sakia eingreifendes System erzählt, das als auf einen watermill wird anwendet. Die Rechnung von Vitruvius ist darin besonders wertvoll sie zeigt, wie der watermill, nämlich durch die Kombination der getrennten griechischen Erfindungen des Zahnzahnrades und des Wasserrades in ein wirksames mechanisches System geschehen ist, um Wasserenergie anzuspannen. Das Wasserrad von Vitruvius wird als beschrieben, mit seinem niedrigeren Ende im Wasserlauf versenkt werden, so dass seine Paddel durch die Geschwindigkeit von laufendem Wasser (X, 5.2) gesteuert werden konnten.

Über dieselbe Zeit erscheint das hinausgeschossene Rad zum ersten Mal in einem Gedicht durch Antipater von Thessalonica, der es als ein arbeitssparendes Gerät (IX, 418.4-6) lobt. Das Motiv wird auch von Lucretius aufgenommen (ca. 99-55 v. Chr.), wer die Folge des Wasserrades zur Bewegung der Sterne auf dem Firmament (V 516) vergleicht. Der dritte horizontale-axled Typ, das breastshot Wasserrad, tritt in archäologische Beweise bis zum Ende des 2. Jahrhunderts n.Chr. Zusammenhang in zentralem Gaul ein. Die meisten hat römischen watermills ausgegraben wurden mit einem dieser Räder ausgestattet, die, obwohl komplizierter, um zu bauen, viel effizienter waren als das Wasserrad der vertikalen Achse. Im 2. Jahrhundert n.Chr. Komplex von Barbegal watermill eine Reihe von sechzehn hinausgeschossenen Rädern wurde durch einen künstlichen Aquädukt, eine Proto-Industriekorn-Fabrik gefüttert, die "die größte bekannte Konzentration der mechanischen Macht in der alten Welt" genannt geworden ist.

Im römischen Nördlichen Afrika wurden mehrere Installationen von ungefähr 300 n.Chr. gefunden, wo mit winkligen Klingen ausgerüstete Wasserräder der vertikalen Achse an der Unterseite von einer wassergefüllten, kreisförmigen Welle installiert wurden. Das Wasser von der Mühle-Rasse, die tangential in die Grube eingegangen ist, hat eine wirbelnde Wassersäule geschaffen, die das völlig untergetauchte Rad wie wahre Wasserturbinen, das frühste bekannt bis heute hat handeln lassen.

Navigation

Abgesondert von seinem Gebrauch im Mahlen und der Wasseraufhebung haben sich alte Ingenieure an das gepaddelte Wasserrad wegen des Automaten und in der Navigation gewandt. Vitruvius (X 9.5-7) beschreibt mehreingestellte Paddel-Räder, die als ein Schiff-Kilometerzähler, die frühste von seiner Art arbeiten. Die erste Erwähnung von Paddel-Rädern als ein Mittel des Antriebs kommt aus dem 4. - Militär-Abhandlung des 5. Jahrhunderts De Rebus Bellicis (Kapitel XVII), wo der anonyme römische Autor ein Ochse-gesteuertes Stapelrad-Schlachtschiff beschreibt.

Früh das mittelalterliche Europa

Alte Wasserrad-Technologie hat unvermindert in der frühen mittelalterlichen Periode weitergegangen, wo das Äußere von neuen Dokumentargenres wie gesetzliche Codes, klösterliche Urkunden, sondern auch Hagiographie wurde mit einer scharfen Zunahme in Verweisungen auf watermills und Räder begleitet.

Das frühste vertikale Rad in einer Gezeiten-Mühle ist aus dem 6. Jahrhundert Killoteran in der Nähe von Waterford, Irland, während das erste bekannte horizontale Rad in solch einem Typ der Mühle von der irischen Kleinen Insel ist (c. 630). Bezüglich des Gebrauches in einer allgemeinen skandinavischen oder griechischen Mühle wurde das älteste bekannte horizontale Rad im irischen Ballykilleen ausgegraben, zu c datierend. 636.

Das frühste ausgegrabene durch die Gezeitenmacht gesteuerte Wasserrad war die Nendrum Kloster-Mühle in Nordirland, auf das an 787 datiert worden ist, obwohl ein möglicher früher Daten zu 619 mahlt. Gezeiten-Mühlen sind in Flussmündungen mit einem guten Tidehub sowohl in Europa als auch in Amerika allgemein mit undershot Räder üblich geworden.

Zisterzienserkloster haben insbesondere umfassenden Gebrauch von Wasserrädern gemacht, um watermills von vielen Arten anzutreiben. Ein frühes Beispiel eines sehr großen Wasserrades ist das noch noch vorhandene Rad am Anfang des 13. Jahrhunderts Real Monasterio de Nuestra Senora de Rueda, ein Zisterzienserkloster im Gebiet von Aragon Spaniens. Mahlkorn-Mühlen (für das Getreide) waren zweifellos am üblichsten, aber es gab auch Sägemühlen, fulling Mühlen und Mühlen, um viele andere arbeitsintensive Aufgaben zu erfüllen. Das Wasserrad ist konkurrenzfähig mit der Dampfmaschine gut in die Industrielle Revolution geblieben. Um das achte zum 10. Jahrhundert wurden mehrere Bewässerungstechnologien in Spanien gebracht und so nach Europa eingeführt. Eine jener Technologien ist Noria, der grundsätzlich ein Rad ist, das mit dem Eimer auf der Peripherie ausgerüstet ist, um Wasser zu heben. Es ist dem undershot Wasserrad erwähnt später in diesem Artikel ähnlich. Es hat Bauern erlaubt, watermills effizienter anzutreiben. Gemäß dem Buch von Thomas Glick, Bewässerung und Gesellschaft in Mittelalterlichem Valencia, ist Noria wahrscheinlich aus irgendwo in Persien entstanden. Es ist seit Jahrhunderten verwendet worden, bevor die Technologie in Spanien von Arabern gebracht wurde, die es von den Römern angenommen hatten. So passt sich der Vertrieb von Noria in der iberischen Halbinsel "dem Gebiet der stabilisierten islamischen Ansiedlung an". Diese Technologie hat eine tiefe Wirkung auf das Leben von Bauern. Der Noria ist relativ preiswert, um zu bauen. So hat es Bauern erlaubt, Land effizienter in Europa zu kultivieren. Zusammen mit den Spaniern, die Technologie dann Ausbreitung nach dem Nördlichen Afrika und später zur Neuen Welt in Mexiko und Südamerika im Anschluss an die spanische Vergrößerung.

Warenbestand von Domesday von englischen Mühlen ca. 1086

Der Zusammenbau, der von William aus Normandie allgemein einberufen ist, gekennzeichnet als der "Domesday-" oder Weltgericht-Überblick, hat einen Warenbestand des ganzen potenziell steuerpflichtigen Eigentums in England genommen, das mehr als sechstausend Mühle-Ausbreitung über dreitausend verschiedene Positionen eingeschlossen hat.

Positionen

Der Typ des ausgewählten Wasserrades war auf die Position abhängig. Allgemein, wenn nur kleine Volumina von hohen und Wasserwasserfällen verfügbar wären, würde ein Mühlenbauer beschließen, ein hinausgeschossenes Rad zu verwenden. Die Entscheidung war unter Einfluss der Tatsache, dass die Eimer fangen und sogar ein kleines Volumen von Wasser verwenden konnten. Für große Volumina von Wasser mit kleinen Wasserfällen würde das undershot Rad verwendet worden sein, seitdem es an solche Bedingungen mehr angepasst und preiswerter wurde zu bauen. So lange diese Wasserversorgungen reichlich waren, ist die Frage der Leistungsfähigkeit irrelevant geblieben. Vor dem 18. Jahrhundert mit der vergrößerten Nachfrage nach der mit beschränkten Wasserschauplätzen verbundenen Macht wurde eine Betonung auf dem Leistungsfähigkeitsschema gemacht.

Wirtschaftseinfluss

Vor dem elften Jahrhundert gab es Teile Europas, wo die Ausnutzung von Wasser allgemeiner Platz war. Wie man versteht, hat sich das Wasserrad aktiv geformt und für immer die Meinung von Westländern geändert. Europa hat begonnen, von der Muskelarbeit, dem Menschen und der Tierarbeit zur mechanischen Arbeit mit dem Advent des Wasserrades zu wechseln. Medievalist Lynn Weiß II. gekämpft, dass die Ausbreitung von leblosen Macht-Quellen beredtes Zeugnis zum Erscheinen des Westens einer neuen Einstellung zu, Macht, Arbeit, Natur, und vor allem sonst Technologie war. Sogar die konservativsten Kommentatoren bezüglich des Ausmaßes, in dem das Wasserrad Mittelalterliche Westtechnologie und Wissenschaft beeinflusst hat, erkennen die Grundelemente einer Macht-basierten Wirtschaft an, die dafür verantwortlich ist, die Europäer vor allem andere zu unterscheiden, hatte mit dem durch das Wasserrad eingeträufelten Fachwerk begonnen. Außerdem Europäer, hatte zum ersten Mal begonnen, ihre eigenen Fähigkeiten für mechanisierte Neuerungen, durch nicht beschränkt sich auf bloß Wasser zu zeigen, aber indem es begonnen worden ist, mit dem Wind und den Gezeitenmühlen zu experimentieren. Wasserräder haben den Aufbau von Städten, mehr spezifisch Kanälen beeinflusst. Die Techniken, die sich während dieser frühen Periode wie Strom-Klemmung und das Gebäude von Kanälen entwickelt haben, haben Europa auf einen hydraulisch eingestellten Pfad gestellt, zum Beispiel wurde Wasserversorgungs- und Bewässerungstechnologie verbunden, um Versorgungsmacht des Rades zu modifizieren. Die Veranschaulichung des Ausmaßes, in dem es einen großen Grad der technischen Innovation gab, die den wachsenden Bedarf des Feudalstaates gedeckt hat.

Wichtigkeit zum 17. und das 18. Jahrhundert Europa (wissenschaftlicher Einfluss)

Mühlenbauern haben zwischen den zwei Kräften, dem Impuls und dem Gewicht, bei der Arbeit in Wasserrädern lange vor dem 18. Jahrhundert Europa unterschieden. Fithezerbert das 16. Jahrhundert landwirtschaftlicher Schriftsteller, hat "druieth der whele sowie mit dem Gewicht des Wassers als mit strengthe [Impuls] geschrieben". Leonardo da Vinci hat auch Wasserkraft besprochen, die bemerkt, dass "der Schlag [des Wassers] nicht Gewicht ist, aber eine Macht des Gewichts erregt, das fast seiner eigenen Macht gleich ist". Jedoch sogar Verwirklichung der zwei Kräfte, des Gewichts und des Impulses, ist Verwirrung über die Vorteile und Nachteile der zwei geblieben, und es gab kein klares Verstehen der höheren Leistungsfähigkeit des Gewichts. Vor 1750 war es unsicher, betreffs dessen Kraft dominierend war und weit verstanden wurde, dass beide Kräfte mit der gleichen Inspiration untereinander funktionierten. Das Wasserrad, die befeuerten Fragen der Naturgesetze, spezifisch der Gesetze der Kraft. Torricellos arbeiten an Wasserrädern, verwendet eine Analyse der Arbeit von Galileo an fallenden Körpern, dass die Geschwindigkeit eines Wassers, das von einer Öffnung unter seinem Kopf sprießt, zur Geschwindigkeit ein Fall von Wasser genau gleichwertig war, das im Fallen frei von derselben Höhe erworben ist.

Anwendungen des Wasserrades im mittelalterlichen Europa

Die Wassermühle wurde verwendet, um Korn zu schleifen, Mehl für Brot, Malz für Bier oder raue Mahlzeit für die Hafergrütze erzeugend. Hammermills hat das Rad verwendet, um Hämmer zu bedienen. Ein Typ füllte Mühle, die für das Tuchbilden verwendet wurde. Der Reisehammer wurde auch verwendet, um Schmiedeeisen und für Arbeitseisen in nützliche Gestalten, eine Tätigkeit zu machen, die intensiv sonst Arbeits-war. Eine vom Hammer-Mahlen zugeschriebene Anwendung war "das Stange-Bügeln". Das Wasserrad wurde auch in der Papierherstellung verwendet, Material zu einem Fruchtfleisch schlagend.

Das alte China

Chinesische Wasserräder haben fast sicher einen getrennten Ursprung als frühe dort waren unveränderlich horizontale Wasserräder. Vor mindestens dem 1. Jahrhundert n.Chr. verwendeten die Chinesen der Östlichen Han-Dynastie Wasserräder, um Korn in Mühlen zu zerquetschen und das Kolbengebläse im Fälschen von Eisenerz in Gusseisen anzutreiben.

Im Text bekannt als der Xin Lun, der von Huan Tan ungefähr 20 n.Chr. (während der Usurpation von Wang Mang) geschrieben ist, stellt es fest, dass der legendäre mythologische als Fu Xi bekannte König ein verantwortlicher für die Mörserkeule und den Mörser war, der sich zum Neigungshammer und dann Reisehammer-Gerät entwickelt hat (sieh Reise hämmern). Obwohl der Autor vom mythologischen Fu Xi spricht, gibt ein Durchgang seines Schreibens Hinweis, dass das Wasserrad im weit verbreiteten Gebrauch vor dem 1. Jahrhundert n.Chr. in China (Rechtschreibung des Watens-Giles) war:

Fu Hsi hat die Mörserkeule und den Mörser erfunden, der so nützlich ist, und später es auf solche Art und Weise klug verbessert wurde, dass das ganze Gewicht des Körpers verwendet werden konnte, um auf den Neigungshammer (tui) zu treten, so die Leistungsfähigkeit zehnmal vergrößernd. Später die Macht von Tieren — Esel, Maulesel, Ochsen und Pferde — wurden mittels der Maschinerie und für das Stampfen auch verwendeten Wasserkraft angewandt, so dass der Vorteil ein hundertfacher vergrößert wurde.

Im Jahr 31 n.Chr., der Ingenieur und Präfekt von Nanyang, Du Shi (d. 38), hat einen komplizierten Gebrauch des Wasserrades und der Maschinerie angewandt, um das Gebläse des Hochofens anzutreiben, um Gusseisen zu schaffen. Du Shi wird kurz im Buch von Späterer Han (Hou Han Shu) wie folgt (in der Rechtschreibung des Watens-Giles) erwähnt:

Im siebenten Jahr der Regierungsperiode von Chien-Wu (31 n.Chr.) wurde Tu Shih angeschlagen, um Präfekt von Nanyang zu sein. Er war ein großzügiger Mann, und seine Policen waren friedlich; er hat Übeltäter zerstört und hat die Dignität (seines Büros) eingesetzt. Gut in der Planung hat er das Volk geliebt und hat ihre Arbeit sparen wollen. Er hat eine Wasserkraft reciprocator (shui phai) für das Gussteil von (Eisen) landwirtschaftliche Werkzeuge erfunden. Diejenigen, die smelted und Wurf bereits das Stoß-Gebläse hatten, um ihre Holzkohle-Feuer, und jetzt zu vernichten, wurden sie beauftragt, das Hineilen des Wassers (chi shui) zu verwenden, um es zu bedienen... So haben die Leute großen Vorteil für wenig Arbeit bekommen. Sie haben das 'Wasser (-angetrieben) Gebläse günstig gefunden und haben es weit angenommen.

Wasserräder im chinesischen gefundenen praktischen Gebrauch wie das, sowie außergewöhnlicher Gebrauch. Der chinesische Erfinder Zhang Heng (78-139) war in der Geschichte erst, um Motiv-Macht im Drehen des astronomischen Instrumentes eines armillary Bereichs durch den Gebrauch eines Wasserrades anzuwenden. Der mechanische Ingenieur Ma Jun (c. 200-265) von Cao Wei hat einmal ein Wasserrad verwendet, um ein großes mechanisches Puppentheater für den Kaiser Ming von Wei anzutreiben und zu bedienen (r. 226-239).

Das alte Indien

Die frühe Geschichte des watermill in Indien ist dunkel. Alte Indianertexte, die auf das 4. Jahrhundert v. Chr. zurückgehen, beziehen sich auf den Begriff cakkavattaka (das Drehen des Rades), den Kommentare als arahatta-ghati-yanta (Maschine mit Radtöpfen beigefügt) erklären. Auf dieser Basis hat Joseph Needham vorgeschlagen, dass die Maschine ein noria war. Terry S. Reynolds behauptet jedoch, dass der "in Indianertexten gebrauchte Begriff zweideutig ist und kein wasserangetriebenes Gerät klar anzeigt." Thorkild Schiøler hat behauptet, dass es "wahrscheinlicher ist, dass sich diese Durchgänge auf einen Typ des Schritts - oder handbetriebenes wasserhebendes Gerät statt eines wasserangetriebenen wasserhebenden Rades beziehen."

Gemäß der griechischen historischen Tradition hat Indien Wassermühlen vom römischen Reich am Anfang des 4. Jahrhunderts n.Chr. empfangen, als bestimmter Metrodoros "Wassermühlen und Bäder eingeführt hat, die unter ihnen [die Brahmanen] bis dahin unbekannt sind". Das Bewässerungswasser für Getreide wurde durch das Verwenden von Wasseraufhebungsrädern, einige zur Verfügung gestellt, die durch die Kraft des Stroms im Fluss gesteuert sind, von dem das Wasser erhoben wurde. Diese Art des Wasseraufhebungsgeräts wurde im alten Indien, Zurückdatieren, gemäß Pacey, seinem Gebrauch im späteren römischen Reich oder China verwendet, wenn auch die ersten literarischen, archäologischen und bildlichen Beweise des Wasserrades in der hellenistischen Welt erschienen sind.

1150 der Astronom Bhaskara hat Achārya wassererhebende Räder beobachtet und hat sich solch ein Rad vorgestellt, das genug Wasser hebt, den Strom wieder zu füllen, es, effektiv, eine fortwährende Bewegungsmaschine steuernd. Der Aufbau von Wasserarbeiten und die Aspekte der Wassertechnologie in Indien werden in arabischen und persischen Arbeiten beschrieben. Während mittelalterlicher Zeiten hat die Verbreitung von persischen und Indianerbewässerungstechnologien ein fortgeschrittenes Bewässerungssystem verursacht, das über das Wirtschaftswachstum gekauft hat und auch im Wachstum der materiellen Kultur geholfen hat.

Islamische Welt

Arabische Ingenieure haben die Wassertechnologie der hydraulischen Gesellschaften des alten Nahen Ostens übernommen; sie haben das griechische Wasserrad schon im 7. Jahrhundert angenommen, die Ausgrabung eines Kanals im Gebiet von Basra hat Überreste von einem Wasserrad entdeckt, das von dieser Periode datiert. Hama in Syrien bewahrt noch eines seiner großen Räder auf dem Fluss Orontes, obwohl sie nicht mehr im Gebrauch sind. Einer der größten hatte ein Diameter von ungefähr 20 Metern, und sein Rand wurde in 120 Abteilungen geteilt. Ein anderes Rad, das noch in der Operation ist, wird an Murcia in Spanien, La Nora gefunden, und obwohl das ursprüngliche Rad durch ein Stahl-ersetzt worden ist, ist das Maurische System während al-Andalus sonst eigentlich unverändert. Einige mittelalterliche islamische compartmented Wasserräder konnten Wasser nicht weniger als 30 Meter heben. Kitab al-Hawi von Muhammad ibn Zakariya al-Razi hat im 10. Jahrhundert einen noria im Irak beschrieben, der nicht weniger als 153,000 Liter pro Stunde oder 2550 Liter pro Minute heben konnte. Das ist mit der Produktion von modernem Norias in Ostasien vergleichbar, das sich um bis zu 288,000 Liter pro Stunde, oder 4800 Liter pro Minute heben kann.

Der Industriegebrauch von watermills in der islamischen Welt geht auf das 7. Jahrhundert zurück, während horizontal umgedreht und vertikal umgedreht waren Wassermühlen beide im weit verbreiteten Gebrauch vor dem 9. Jahrhundert. Eine Vielfalt von industriellem watermills wurde in der islamischen Welt, einschließlich gristmills, hullers, Sägemühlen, shipmills, Marke-Mühlen, Stahlwerke, Zuckermühlen und Gezeiten-Mühlen verwendet. Vor dem 11. Jahrhundert hatte jede Provinz überall in der islamischen Welt diese industriellen watermills in der Operation, von al-Andalus und dem Nördlichen Afrika nach dem nahöstlichen und Zentralasien. Moslem und Ingenieure von Christian haben auch Kurbelwellen und Wasserturbinen verwendet, Getriebe in watermills und wassererhebende Maschinen und Dämme als eine Quelle von Wasser, haben gepflegt, zusätzliche Macht zu watermills und wassererhebenden Maschinen zur Verfügung zu stellen. Stahlwerke von Fulling millsand können sich vom islamischen Spanien Christian Spain im 12. Jahrhundert ausgebreitet haben. Industriewassermühlen wurden auch in großen Fabrikkomplexen angestellt, die in al-Andalus zwischen den 11. und 13. Jahrhunderten gebaut sind.

Die Ingenieure der islamischen Welt haben mehrere Lösungen entwickelt, die maximale Produktion von einem Wasserrad zu erreichen. Eine Lösung war, sie zu Anlegestegen von Brücken zu besteigen, um den vergrößerten Fluss auszunutzen. Eine andere Lösung war der shipmill, ein Typ der Wassermühle, die durch Wasserräder angetrieben ist, die auf den Seiten von in der Strommitte vertäuten Schiffen bestiegen sind. Diese Technik wurde entlang den Flüssen von Tigris und Euphrates im 10. Jahrhundert verwendet der Irak, wo groß, shipmills gemacht aus dem Teakholz und Eisen konnte 10 Tonnen Mehl vom Getreide jeden Tag für den Getreidespeicher in Bagdad erzeugen. Der Schwungrad-Mechanismus, der verwendet wird, um die Übergabe der Macht von einem Fahrgerät bis eine gesteuerte Maschine wegzuräumen, wurde von Ibn Bassal erfunden (fl. 1038-1075) Al-Andalus; er hat für den Gebrauch des Schwungrades im saqiya (Kettenpumpe) und noria den Weg gebahnt. Die Ingenieure Al-Jazari im 13. Jahrhundert und der Al-Lärm von Taqi haben im 16. Jahrhundert viele erfinderische wassererhebende Maschinen in ihren technologischen Abhandlungen beschrieben. Sie haben auch Wasserräder verwendet, um eine Vielfalt von Geräten, einschließlich verschiedener Wasseruhren und Automaten anzutreiben.

Moderner Gebrauch

Das stärkste im Vereinigten Königreich gebaute Wasserrad war das 100 hp Steinbruch-Bankmühle-Wasserrad in der Nähe von Manchester. Ein hohes breastshot Design, es war 1904 pensioniert und durch mehrere Turbinen ersetzt. Es ist jetzt wieder hergestellt worden und ist ein für das Publikum offenes Museum.

Das größte Arbeitswasserrad in Festland Großbritannien hat ein Diameter von 15.4 M und wurde von der Gesellschaft von De Winton von Caernarfon gebaut. Es wird innerhalb der Werkstätten von Dinorwic des Nationalen Schieferartigen Museums in Llanberis, das Nördliche Wales gelegen.

Das größte Arbeitswasserrad in der Welt ist das Laxey Rad (auch bekannt als Dame Isabella) im Dorf Laxey, der Insel des Mannes. Es ist im Durchmesser und breit und wird durch das Manx Nationale Erbe aufrechterhalten.

Die Entwicklung von Wasserturbinen während der Industriellen Revolution hat zu verminderter Beliebtheit von Wasserrädern geführt. Der Hauptvorteil von Turbinen besteht darin, dass Fähigkeit, Kopf anzuspannen, der viel größer ist als das Diameter der Turbine, wohingegen ein Wasserrad Kopf nicht effektiv anspannen kann, der größer ist als sein Diameter. Die Wanderung von Wasserrädern bis moderne Turbinen hat ungefähr hundert Jahre genommen.

Typen

Die meisten Wasserräder im Vereinigten Königreich und den Vereinigten Staaten sind (oder waren) vertikale Räder, die über eine horizontale Achse rotieren, aber in den schottischen Hochländern und Teilen von südlichen europäischen Mühlen hatte häufig ein horizontales Rad (mit einer vertikalen Achse). Wasserräder werden übrigens klassifiziert, in dem Wasser auf das Rad hinsichtlich der Achse des Rades angewandt wird. Hinausgeschossene & pitchback Wasserräder sind passend, wo es einen kleinen Strom mit einem Höhe-Unterschied von mehr als 2 Metern häufig in Verbindung mit einem kleinen Reservoir gibt. Breastshot und undershot Räder können auf Flüssen oder Großserienflüssen mit großen Reservoiren verwendet werden.

Horizontales Rad

Allgemein genannt ein Kahn-Rad oder skandinavische Mühle, das horizontale Rad ist im Wesentlichen eine sehr primitive und ineffiziente Form der modernen Turbine. Es wird gewöhnlich innerhalb eines Mühle-Gebäudes unter dem Arbeitsfußboden bestiegen. Ein Strahl von Wasser wird auf den Paddeln des Wasserrades geleitet, sie veranlassend, sich zu drehen; Wasserausgänge unter dem Rad, allgemein durch das Zentrum. Das ist ein einfaches System, das gewöhnlich verwendet ist ohne einzugreifen, so dass die vertikale Achse des Wasserrades die Laufwerk-Spindel der Mühle wird.

Rad von Undershot

Ein undershot Rad (hat auch ein Strom-Rad genannt), ist ein vertikal bestiegenes Wasserrad, das durch Wasseranschlagen-Paddel oder Klingen an der Unterseite vom Rad rotieren gelassen wird. Der Name undershot kommt aus diesem Anschlagen an der Unterseite vom Rad. Dieser Typ des Wasserrades ist der älteste Typ des Rades.

Es wird auch als der am wenigsten effiziente Typ betrachtet, obwohl Subtypen dieses Wasserrades (z.B das Rad von Poncelet, Rad von Sagebien und Rad von Zuppinger) etwas größere Wirksamkeit erlauben als die traditionellen undershot Räder. Die Vorteile von undershot Rädern bestehen darin, dass sie etwas preiswerter und einfacher sind, zu bauen, und weniger von einer Umweltauswirkung zu haben —, weil sie keine Hauptänderung des Flusses einsetzen. Ihre Nachteile sind — wie erwähnt, vorher — weniger Leistungsfähigkeit, was bedeutet, dass sie weniger Macht erzeugen und nur verwendet werden können, wo der Durchfluss genügend ist, um Drehmoment zur Verfügung zu stellen.

Räder von Undershot gewinnen keinen Vorteil vom Kopf. Sie sind zu seichten Strömen im flachen Land am meisten passend.

Rädern von Undershot wird auch der Installation auf Schwimmplattformen gut angepasst. Die frühsten wurden wahrscheinlich vom byzantinischen General Belisarius während der Belagerung Roms in 537 gebaut. Später wurden sie manchmal sofort stromabwärts von Brücken bestiegen, wo die Fluss-Beschränkung von gewölbten Brücke-Anlegestegen die Geschwindigkeit des Stroms vergrößert hat.

Rad von Breastshot

Wie man

sagt, ist ein vertikal bestiegenes Wasserrad, das durch das Fallen von Wasser bemerkenswerte Eimer in der Nähe vom Zentrum des Randes des Rades, oder gerade darüber rotieren gelassen wird, breastshot. Räder von Breastshot sind der allgemeinste Typ in den Vereinigten Staaten von Amerika und werden gesagt, die amerikanische industrielle Revolution angetrieben zu haben.

Räder von Breastshot sind weniger effizient als hinausgeschossene Räder (sieh unten), effizienter als undershot Räder, und sind nicht backshot (sieh unten). Die individuellen Klingen eines breastshot Rades sind wirklich Eimer, wie diejenigen von am meisten hinausgeschossenen Rädern und nicht einfachen Paddeln wie diejenigen von den meisten undershot Rädern sind. Ein breastshot Rad verlangt ein gutes Abfall-Gestell und hat normalerweise ein Mauerwerk "Schürze", die sich nah dem Radgesicht anpasst, das hilft, das Wasser in den Eimern zu enthalten, als sie abwärts fortschreiten. Räder von Breastshot werden für unveränderliche Großserienflüsse bevorzugt, die auf der Fall-Linie der nordamerikanischen Ostküste gefunden werden.

Hinausgeschossenes Rad

Wie man

sagt, wird ein vertikal bestiegenes Wasserrad, das durch das Fallen von Wasseranschlagen-Paddeln, Klingen oder Eimern in der Nähe von der Spitze des Rades rotieren gelassen wird, hinausgeschossen. In wahren hinausgeschossenen Rädern die Wasserpässe über der Oberseite vom Rad, aber der Begriff wird manchmal auf backshot oder pitchback Räder angewandt, wo das Wasser hinter dem Wasserrad hinuntergeht.

Ein typisches hinausgeschossenes Rad ließ das Wasser zum Rad oben und ein bisschen außer der Achse leiten. Das Wasser versammelt sich in den Eimern auf dieser Seite des Rades, es schwerer machend, als die andere "leere" Seite. Das Gewicht dreht das Rad und die Wasserflüsse ins Schwanz-Wasser, wenn das Rad genug rotiert, um die Eimer umzukehren. Das hinausgeschossene Design kann den ganzen Wasserfluss für die Macht verwenden (wenn es keine Leckstelle gibt) und schnellen Fluss nicht verlangt.

Verschieden von undershot Rädern gewinnen hinausgeschossene Räder einen doppelten Vorteil vom Ernst. Nicht nur ist die Kraft des fließenden dem Rad teilweise übertragenen Wassers, das Gewicht des Wassers, das in den Eimern des Rades auch hinuntersteigt, gibt zusätzliche Energie. Die mechanische Macht ist auf ein hinausgeschossenes Rad zurückzuführen gewesen wird durch die physische Größe des Rades und den verfügbaren Kopf bestimmt, so wird ihnen dem hügeligen oder gebirgigen Land ideal angepasst. Durchschnittlich verwendet das undershot Rad 22 Prozent der Energie im Fluss von Wasser, während ein hinausgeschossenes Rad 63 Prozent, wie berechnet, durch den englischen Ingenieur John Smeaton im 18. Jahrhundert verwendet.

Hinausgeschossene Räder fordern genauen bedeutenden und Technikkopf, der gewöhnlich bedeutende Investition im Konstruieren eines Damms, Mühlteichs und Wasserstraßen bedeutet. Manchmal ist die Endannäherung des Wassers zum Rad entlang einer langen Klamm oder Stauanlage.

Umkehrbares Rad

Ein spezieller Typ des hinausgeschossenen Rades ist das umkehrbare Wasserrad. Das hat zwei Sätze von Klingen oder Eimern, die in entgegengesetzten Richtungen laufen, so dass es sich in jeder Richtung drehen kann, abhängig von der Partei ergreifen, wird das Wasser geleitet. Umkehrbare Räder wurden im Bergbau verwendet, um verschiedene Mittel der Erzbeförderung anzutreiben. Durch das Ändern der Richtung des Rades konnten Barrels oder Körbe von Erz erhoben oder unten eine Welle gesenkt werden. In der Regel gab es auch eine Kabeltrommel oder einen Kettenkorb (Deutsch: Kettenkorb) auf der Achse des Rades. Es war auch notwendig, dass das Rad Bremsen-Ausrüstung hatte, um im Stande zu sein, das Rad (bekannt als ein Bremsen-Rad) aufzuhören. Die älteste bekannte Zeichnung eines umkehrbaren Wasserrades war durch Georgius Agricola und Daten bis 1556.

Rad von Backshot

Ein backshot Rad (hat auch pitchback genannt), ist eine Vielfalt des hinausgeschossenen Rades, wo das Wasser gerade hinter dem Gipfel des Rades eingeführt wird. Es verbindet die Vorteile von breastshot und hat über Systeme hinausgeschossen, da der volle Betrag der potenziellen durch das fallende Wasser veröffentlichten Energie angespannt wird, weil das Wasser der Rücken des Rades hinuntersteigt.

Ein backshot Rad setzt fort zu fungieren, bis sich das Wasser in der Radgrube ganz über der Höhe der Achse erhebt, wenn jedes andere hinausgeschossene Rad angehalten oder sogar zerstört wird. Das macht die Technik besonders passend für Ströme, die äußerste Saisonschwankungen im Fluss erfahren, und das Bedürfnis nach der komplizierten Schleuse und den Schwanz-Rasse-Konfigurationen reduziert. Ein backshot Rad kann auch Macht vom Strom von Wasser vorbei am Boden des Rades, und nicht nur das Gewicht des Wassers gewinnen, das in den Eimern des Rades fällt.

Hydraulisches Rad

Eine neue Entwicklung des breastshot Rades ist ein hydraulisches Rad, das effektiv automatische Regulierungssysteme vereinigt. Das ist als Aqualienne bekannt, der von Fonrede entworfen ist, und hat sich durch eine französische Gesellschaft entwickelt: H3E Industrien.

Hydraulische Radteil-Reaktionsturbine

Eine parallele Entwicklung ist die hydraulische Reaktionsturbine des Rades/Teils, die auch ein Wehr ins Zentrum des Rades vereinigt, aber am Wasserfluss umgebogene Klingen verwendet.

Die WICON-Stamm-Druck-Maschine (SPM) nutzt diesen Fluss aus. Geschätzte Leistungsfähigkeit 67 %.

Die Universität der Southampton Schule des Hoch- und Tiefbau und der Umgebung im Vereinigten Königreich hat beide Typen von Hydraulischen Radmaschinen untersucht und hat ihre hydraulische Leistungsfähigkeit geschätzt und Verbesserungen, d. h. Die Hydraulische Drehdruck-Maschine vorgeschlagen. (Geschätzte maximale Leistungsfähigkeit 85 %).

Ähnliche Wasserräder haben hohe Leistungsfähigkeit an Teil-Lasten / variable Flüsse und können an sehr niedrigen Köpfen, funktionieren

Die Entwicklung der hydraulischen Turbinenräder mit ihrer verbesserten Leistungsfähigkeit (> 67 %) hat einen alternativen Pfad für die Installation von Wasserrädern in vorhandenen Mühlen oder Neuentwicklung von verlassenen Mühlen geöffnet.

Gebrauch

Wasserräder sind an Macht-Mühlen traditionell gewöhnt gewesen. Mehr kürzlich sind Wasserräder an die Produktion der Elektrizität angepasst worden. Kleine Skala-Wasserdruckprüfungskraftwerke sind an Macht-Generatoren gewöhnt, saubere Elektrizität schaffend.

Aufbau

Ein Wasserrad besteht aus einem großen Holz- oder Metallrad, mit mehreren Klingen oder Eimern, die auf dem Außenrand eingeordnet sind, der die Fahroberfläche bildet. Meistens wird das Rad vertikal auf einer horizontalen Achse bestiegen, aber der Kahn oder das skandinavische Rad werden horizontal auf einer vertikalen Welle bestiegen. Vertikale Räder können Macht entweder durch die Achse oder über ein Ringzahnrad übersenden und normalerweise Riemen oder Getriebe steuern; horizontale Räder steuern gewöhnlich direkt ihre Last.

Headrace, tailrace

Ein Mühle-Teich wird gebildet, wenn für einen fließenden Strom gestaut wird, um ein Wasserrad zu füttern. Ein Kanal für das Wasser, das in oder von einem Wasserrad fließt, wird genannt eine Mühle-Rasse (hat auch millrace buchstabiert) oder einfach eine "Rasse" (in Schottland es wird normalerweise ein Laden genannt), und wird gewöhnlich in Abteilungen geteilt. Das Rasse-Holen-Wasser vom Mühle-Teich bis das Wasserrad ist ein headrace; ein tragendes Wasser, nachdem es das Rad verlassen hat, wird allgemein einen tailrace genannt.

Materialien

Traditionell sind Wasserräder größtenteils von Holz gemacht worden. Der Stahl im hinausgeschossenen (und pitchback) Räder erlaubt höhere Geschwindigkeiten. Ein Holzrad mit einer Holzachse kann hohe für die hydroelektrische Energieerzeugung erforderliche Geschwindigkeit nicht notwendigerweise stützen.

Bis ungefähr 1820 Wasserräder in Nordamerika allgemein mit einer Holzachse (gewöhnlich von der reifen weißen Eiche) mit drei oder mehr spokes gebaut wurden, die sich durch die Holzachse ausstrecken, und innen ineinander gegriffen sind. Zusätzliche spokes, die Taschenlöchern in der Achse beigefügt sind, und wurden innerhalb der Holzachse verkeilt. Diese Räder haben allgemein Metallgründlinge im Platz auf den Enden der Wellen mit Keilen und Stahlreifen halten lassen, die der Holzachse erlaubt haben, einen kleinen Metalltipp auf dem Ende zu haben. Diese Metalltipps oder "Zeitschriften" würden dann auf Holz oder Steinlagern reiten. Ein Wasserrad hat diesen Weg gemacht wurde ein Kompass-Rad genannt. Manchmal würde eine Holzachse nach nur einem Jahr oder zwei Aufforderung der Entwicklung "hybrider Räder" ersetzt werden müssen. Nach 1820 haben Wasserräder begonnen, Stahlmittelpunkte und spätere Stahlachsen mit Holz spokes, Rändern und Paddeln zu haben. Diese hybriden Räder haben die häufig problematische Holzachse beseitigt und haben die Hinzufügung von mehr spokes erlaubt. Spätere Gusseisen- und Ganzstahlräder wurden verwendet.

Siehe auch

Kabeleisenbahn

• Europäisches Wasserrad
• Ian Gilmartin
• Kleine Wasserdruckprüfung
• Mikrowasserdruckprüfung

Beispiel-Anwendungen

Die folgenden Installationen verwenden ein Wasserrad als die primäre Energiequelle:

Watermills im Vereinigten Königreich

• Claverton Pumpende Station - Kanal-Wasser pumpende Station
• Derby Industriemuseum - ehemalige Seidenmühle
• Laxey Rad - pumpendes Wasser von einer Mine
• Snaefell Rad - pumpendes Wasser von einer Mine

Wasserturbinen

• Wasserturbine
• Rad von Pelton
• Turbine von Banki
• Turbine von Francis
• Turbine von Kaplan
• Turbine von Turgo
• Turbine von Tyson

Für Geräte, um Wasser für die Bewässerung zu heben

• Noria
• Sakia
• Hydraulischer Widder

Geräte, um Wasser für die Landdrainage zu heben

• Schaufel-Rad

Referenzen

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Links

• Aufsatz-Büroklammer / Audio Büroklammer
• Das Wörterverzeichnis des Wasserrades nennt
• Persisches Rad in Indien, 1814-1815 Malerei mit dem erklärenden Text, an der britischen Bibliothekswebsite.
• Artikel WaterHistory.org - Several bezüglich Wasserräder
• - Aintreewoodcraft.com Garten-Wasserrad
• Computersimulation eines undershot Wasserrades
• Computersimulation eines hinausgeschossenen Wasserrades

Bibliografie

• Soto Gary, Wasserrad. vol. 163. Nr. 4. (Januar 1994), p. 197