Что такое водяное колесо по истории
Водяные колёса в Древнем мире
Воду можно использовать как источник энергии с помощью различных приспособлений, но наиболее распространённым является устройство, представляющее собой колесо с лопастями или черпаками. Такое колесо можно устанавливать горизонтально или вертикально.
В эпоху Древнего мира использовали и горизонтальные, и вертикальные водяные колеса, но ни те, ни другие не получили широкого распространения. Например, в книге «De architectura» (I в. до н. э.) римский архитектор Марк Витрувий Поллио дал описание водяного (подливного) колеса как редко используемого технического устройства. Вообще в древних документах упоминания об использовании энергии воды приводятся очень редко. В это время инженеры использовали вращательное движение водяного колеса в двух целях – для помола зерна и в качестве черпаковых подъёмников воды – норий. Арабское «наора» (араб. ريعاونلا ), от которого затем произошло испанское нориа (noria), собственно и означает «подливное водяное колесо».
В качестве водоподъёмных устройств водяные колёса получили широкое распространение в первую очередь на Ближнем Востоке в эллинистическую эпоху, к которой относится самое раннее упоминание о них в техническом трактате «Pneumatica» греческого «инженера» Филона Византийского (около 280–220 гг. до н. э.). Речь в трактате идёт о механизме осушения доков Александрии. Римляне применяли колёса для откачки воды из шахт. Например, в испанских медных рудниках Рио Тинто вода откачивалась с горизонта –24 м системой из 16 норий.
Дренажная система рудников Рио Тинто
В нориях передаточные механизмы не применялись. В первых водяных мельницах шестерни также не использовались: небольшое горизонтальное колесо с лопастями укреплялось на нижнем конце вертикального вала, а верхний конец вала соединялся непосредственно с жерновом. В последствии в мукомольных мельницах использовалась ортогональная передача.
Шестерни, установленные на оси колеса, позволяли передать вращательное движение из вертикальной плоскости в горизонтальную и сообщить вращение жерновам. Использование коленчатого вала и шатуна для организации возвратно-поступательного движения впервые было применено римлянами на лесопилке в малоазиатском г. Иераполисе (территория современной Турции).
Водяные колёса могут вращаться либо в горизонтальной плоскости на вертикальной оси, либо в вертикальной плоскости на горизонтальной оси. Горизонтально вращающиеся колёса – предшественники гидравлических турбин – часто называли скандинавскими мельницами. Постройка мельниц такого типа обходилась недорого, но они были маломощными (менее 1 л. с.), а коэффициент их полезного действия (КПД) составлял всего 5–15 %, поэтому скандинавские мельницы не получили широкого распространения и применялись только для помола зерна.
Водяные колеса различных конструкций: а – горизонтальное; б – подливное; в – верхнебойное
Ранние вертикальные колёса были подливного типа, они приводились в движение потоком воды снизу. Достоинство подливных колёс – простота изготовления и установки. Подливные колёса имели на ободе плоские закругленные лопасти и могли работать почти в любых обильных потоках с умеренной скоростью воды, но наиболее эффективны они были в узких протоках. Эти вертикальные колёса были в 3–5 раз мощнее горизонтальных, а их КПД достигал 30 %.
Водяная мукомольная мельница с горизонтальным колесом. I в.
В конструкции верхнебойных колёс вода падала сверху в черпаки, приделанные к ободу колеса. В этом случае колесо приводилось в движение не столько за счет удара воды, сколько под действием силы тяжести. Внизу вода выливалась из черпаков, они поднимались вверх, вновь наполнялись водой, и процесс повторялся. Строительство верхнебойных колёс обходилось дороже, чем подливных или горизонтального типа, поскольку для них требовался большой напор воды, для создания которого необходимо было сооружать плотины, запруды и поднимать уровень русла водного канала. В наиболее благоприятных условиях – на мелководье при высоте падения воды от 3 до 12 м – вертикальные колеса имели коэффициент полезного действия 50–70 %, а их мощность в зависимости от условий работы составляла от 2 до 40 л. с.
ВОДЯНОЕ КОЛЕСО
Полезное
Смотреть что такое «ВОДЯНОЕ КОЛЕСО» в других словарях:
ВОДЯНОЕ КОЛЕСО — простейший гидравлический двигатель колесо с лопастями, вращаемое потоком воды … Большой Энциклопедический словарь
ВОДЯНОЕ КОЛЕСО — ВОДЯНОЕ КОЛЕСО, механическое устройство, применяемое со времен Древнего Рима в качестве двигателя, главным образом, для размола зерна. Первые водяные колеса делались горизонтальными, они лежали в проточной воде, а вертикальная ось увенчивалась… … Научно-технический энциклопедический словарь
Водяное колесо — Наливное водяное колесо Водяное колесо это совершенное механическое устройство для преобразования энергии падающей воды (гидроэнергии) в энергию вращательного движения с тем, чтобы на оси колеса можно было совершать работу. При подъёме воды … Википедия
водяное колесо — простейший гидравлический двигатель – колесо с лопастями, вращаемое потоком воды. Применялось в системах орошения в Древнем Египте, Индии, Китае и других странах, позднее – для привода водяных мельниц, рабочих машин и механизмов мелких и… … Энциклопедия техники
водяное колесо — простейший гидравлический двигатель колесо с лопастями, вращаемое потоком воды. * * * ВОДЯНОЕ КОЛЕСО ВОДЯНОЕ КОЛЕСО, простейший гидравлический двигатель колесо с лопастями, вращаемое потоком воды … Энциклопедический словарь
водяное колесо — vandens ratas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. water wheel vok. Wasserrad, n rus. водяное колесо, n pranc. roue hydraulique, f … Fizikos terminų žodynas
Водяное колесо — простейший гидравлический двигатель, приводимый в действие энергией потока воды. Применялось с древнейших времён в системах орошения в Египте, Индии, Китае и других странах, позднее для привода водяных мельниц, рабочих машин и механизмов… … Большая советская энциклопедия
Колесо (значения) — Колесо: Колесо круглый (как правило), свободно вращающийся или закреплённый на оси диск, позволяющий поставленному на него телу катиться, а не скользить. Колесо (игровой манипулятор) аналоговый игровой контроллер, использовавшийся в ранних… … Википедия
КОЛЕСО — КОЛЕСО, устройство, состоящее из круговой плоскости (диск или обод со спицами), вращающейся вокруг центральной оси. До изобретения колеса тяжелые предметы иногда перемещали, подкладывая под них бревна или скругленные камни. Более 5000 лет назад… … Научно-технический энциклопедический словарь
КОЛЕСО — сплошной диск или обод со спицами, вращающийся на оси. Назначение колеса передавать или преобразовывать движение. Обычное колесо состоит из ступицы (центральной части, или втулки, через которую продета ось), обода (внешнего кольца) и спиц… … Энциклопедия Кольера