Wassermühle: Entdeckungswert, Umfang, Gerät und Wirkungsweise

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-02-12 05:34

Die Erfindung der Wassermühle war von großer Bedeutung für die Geschichte und Entwicklung der Technik. Die ersten derartigen Strukturen wurden im alten Rom zum Überlaufen von Wasser verwendet, später wurden sie zur Gewinnung von Mehl und für andere industrielle Zwecke verwendet.

Erfindungsgeschichte

Das Wasserrad wurde in der Antike von Menschen erfunden, dank derer eine Person einen zuverlässigen und einfachen Motor erhielt, dessen Verwendung jedes Jahr zunimmt. Bereits im 1. Jahrhundert v. Chr. beschrieb der römische Naturwissenschaftler Vitruv in seiner Abhandlung „10 Bücher über Architektur“ein solches Bauwerk. Seine Wirkung basierte auf der Drehung des Rades durch den Aufprall des Wasserflusses auf seine Schaufeln. Und die erste praktische Anwendung dieser Entdeckung war die Möglichkeit, Getreide zu mahlen.

Die Geschichte der Mühlen reicht bis zu den ersten Mühlsteinen zurück, die von den alten Menschen zur Gewinnung von Mehl verwendet wurden. Solche Geräte waren zunächst manuell, dann begannen sie, die körperliche Kraft von Sklaven oder Tieren zu nutzen, die das Mehlrad drehten.

Die Geschichte der Wassermühle begann mit der Verwendung der Konstruktion eines Rades, das durch die Kraft einer Flussströmung angetrieben wurdeder Prozess des Mahlens von Getreide zu Mehl, und die Grundlage dafür war die Entwicklung des ersten Motors. Alte Maschinen entwickelten sich aus Bewässerungsgeräten namens Chadufons, die verwendet wurden, um Wasser aus einem Fluss zu heben, um Land und Felder zu bewässern. Solche Geräte bestanden aus mehreren Schaufeln, die an einem Rand montiert waren: Während der Drehung wurden sie in Wasser getaucht, schöpften es auf und nachdem sie es angehoben hatten, stürzten sie es in eine Rutsche um.

Anordnung alter Windmühlen

Im Laufe der Zeit fingen die Menschen an, Wassermühlen zu bauen und die Kraft des Wassers zu nutzen, um Mehl herzustellen. Darüber hinaus wurden in den flachen Gebieten bei geringer Fließgeschwindigkeit Dämme angeordnet, um den Druck zu erhöhen und so eine Erhöhung des Wasserspiegels zu gewährleisten. Um die Bewegung auf die Mühle zu übertragen, wurden Getriebemotoren erfunden, die aus zwei Rädern in Kontakt mit Felgen bestanden.

Durch ein System von Rädern mit unterschiedlichen Durchmessern, deren Rotationsachsen parallel waren, konnten die antiken Erfinder Bewegungen übertragen und umwandeln, die zum Wohle des Menschen gelenkt werden konnten. Außerdem muss das größere Rad so oft weniger Umdrehungen machen, wie sein Durchmesser das zweite kleinere übersteigt. Die ersten Radgetriebe wurden vor 2000 Jahren verwendet. Seitdem konnten Erfinder und Mechaniker viele Variationen von Zahnrädern entwickeln, die nicht nur 2, sondern mehr Räder verwenden.

Das Gerät der Wassermühle der Antike, beschriebenVitruv, enthielt 3 Hauptteile:

1. Ein Motor, der aus einem vertikalen Rad mit Schaufeln besteht, die durch Wasser gedreht werden.
2. Der Übertragungsmechanismus ist ein zweites vertikales Zahnrad (Übertragung), das ein drittes horizontales Zahnrad dreht, das als Ritzel bezeichnet wird.
3. Betätigungsmechanismus bestehend aus zwei Mühlsteinen: der obere wird von einem Zahnrad angetrieben und auf seiner senkrechten Welle montiert. Getreide für Mehl wurde in einen Eimertrichter gegossen, der sich über dem oberen Mühlstein befand.

Wasserräder wurden an mehreren Stellen relativ zum Wasserfluss installiert: flussabwärts - an Flüssen mit hoher Fließgeschwindigkeit. Am gebräuchlichsten waren "hängende" Strukturen, die an einem freien Fluss installiert und von den unteren Blättern in Wasser getaucht wurden. Anschließend begannen sie, Wasserräder mit mittlerer und oberer Durchdringung zu verwenden.

Die maximal mögliche Effizienz (Effizienz=75%) wurde durch die Arbeit von Overhead- oder Bulk-Typen erreicht, die beim Bau von "Kanu" -Schwimmmühlen weit verbreitet waren, die auf großen Flüssen liefen: Dnjepr, Kura, usw.

Die Bedeutung der Entdeckung der Wassermühle bestand darin, dass der erste antike Mechanismus erfunden wurde, der später für die industrielle Produktion verwendet werden konnte, was zu einer wichtigen Etappe in der Geschichte der technologischen Entwicklung wurde.

Mittel alterliche Wasserbauten

Die ersten Wassermühlen in Europa entstanden historischen Daten zufolge während der Regierungszeit Karls des Großen (340 n. Chr.) in Deutschland undwurden von den Römern entlehnt. Gleichzeitig wurden solche Mechanismen an den Flüssen Frankreichs gebaut, wo bis zum Ende des 11. Jahrhunderts. bereits gab es etwa 20 Tausend Mühlen. Gleichzeitig gab es in England bereits mehr als 5,5 Tausend von ihnen.

Wassermühlen waren im Mittel alter in ganz Europa verbreitet, sie dienten der Verarbeitung landwirtschaftlicher Produkte (Getreidemühlen, Ölmühlen, Walker), zum Heben von Wasser aus Bergwerken und in der metallurgischen Produktion. Ende des 16. Jahrhunderts es gab bereits 300.000 von ihnen und im 18. Jahrhundert. - 500.000 Gleichzeitig fand ihre technische Verbesserung und Steigerung des Leistungswachstums (von 600 auf 2220 PS) statt.

Der berühmte Künstler und Erfinder Leonardo da Vinci versuchte in seinen Notizen auch, neue Wege zu finden, um die Energie und Kraft des Wassers mit Hilfe von Rädern zu nutzen. Er schlug zum Beispiel die Konstruktion einer vertikalen Säge vor, die durch einen dem Rad zugeführten Wasserstrahl in Bewegung gesetzt wird, d.h. der Prozess wurde automatisiert. Leonardo fertigte auch Zeichnungen verschiedener Optionen für die Nutzung hydraulischer Strukturen an: Brunnen, Wege zur Entwässerung von Sümpfen usw.

Ein markantes Beispiel für ein Wasserkraftwerk war der Wasserversorgungsmechanismus für Brunnen und die Wasserversorgung von Schlössern in Versailles, Trianon und Marly (Frankreich), für den eigens ein Damm am Fluss errichtet wurde. Seine. Aus dem Reservoir wurde Wasser unter Druck zu 14 bodendurchdringenden Rädern mit einer Länge von 12 m geleitet, die es mit Hilfe von 221 Pumpen auf eine Höhe von 162 m zum Aquädukt hoben, von wo aus es zu Palästen und Brunnen floss. Die täglich gelieferte Wassermenge betrug 5.000 m3^3.

Wie eine Wassermühle funktioniert

Das Design einer solchen Mühle ist seit vielen Jahrhunderten unverändert. Das Hauptmaterial für den Bau war Holz, aus dem die Scheune gebaut, Räder und Wellen hergestellt wurden. Metall wurde nur in einigen Teilen verwendet: Achsen, Befestigungselemente, H alterungen. Gelegentlich wurde die Scheune aus Stein gebaut.

Arten von Mühlen, die Wasserenergie nutzten:

1. Whorled - gebaut auf schnell fließenden Gebirgsflüssen. Vom Design her ähneln sie modernen Turbinen: Schaufeln wurden an einem vertikalen Rad in einem Winkel zur Basis hergestellt, wenn der Wasserfluss fiel, trat eine Drehung auf, von der sich der Mühlstein bewegte.
2. Wheel, in dem sich das "Wasserrad" selbst drehte. Es wurden zwei Typen gebaut - mit einer unteren und einer oberen Schlacht.

Wasser kam vom Damm zur oben liegenden Mühle, dann wurde es entlang der Rutsche zum Rad mit Gräben geleitet, das sich unter seinem Gewicht drehte. Bei der Verwendung des unteren Kampfes wird eine Konstruktion mit Klingen verwendet, die beim Eintauchen in einen Wasserstrahl in Bewegung versetzt werden. Um die Arbeitseffizienz zu verbessern, wurde oft ein Damm verwendet, der nur einen Teil des Flusses blockierte, der Segen genannt wurde.

Die folgende Abbildung zeigt die Vorrichtung einer typischen hölzernen Wassermühle: Die Drehbewegung kommt vom unteren Antrieb (Rad) [6], oben befindet sich ein Eimer (Bunker) [1] für Getreide und a Rutsche [2], die es den Mühlsteinen [3] zuführt. Das resultierende Mehl fiel in das Tablett [4] und verschüttete es dann in der Truhe oder Tasche [5].

Die Einstellung der Getreidezufuhr erfolgte durch einen Spender, eine spezielle Box mit einem Loch, das die Feinheit des Mahlmehls beeinflusste. Nach Erh alt musste durch ein spezielles Sieb gesiebt werden, das über der Brust installiert war und mit einem kleinen Mechanismus oszillierte.

Einige Wassermühlen dienten nicht nur zum Mahlen von Getreide, sondern auch zum Schälen von Hirse, Buchweizen oder Hafer, aus denen Getreide hergestellt wurde. Solche Maschinen wurden Crouper genannt. Unternehmerische Eigentümer verwendeten Mühlenstrukturen zum Stampfen von Kabeln, zum Filzen von selbstgesponnenen Stoffen, zum Kämmen von Wolle usw.

Mühlenbau in Russland

In den alten russischen Chroniken werden Wasserräder und Mühlen seit dem 9. Jahrhundert erwähnt. Anfangs wurden sie ausschließlich zum Mahlen von Getreide verwendet, wofür sie den Spitznamen „Mehl“und „Brot“erhielten. 1375 verlieh Fürst Podolsky Korpatovich dem Dominikanerkloster das Recht zum Bau einer Getreidemühle durch eine Urkunde. Und 1389 wurde ein solches Gebäude testamentarisch der Frau von Prinz Dmitry Donskoy überlassen.

In Weliki Nowgorod stammt ein Dokument aus Birkenrinde, das den Bau einer Mühle aus dem 14. Jahrhundert erwähnt. Pskower Chroniken des 16. Jahrhunderts. erzählen über den Bau eines solchen Bauwerks am Wolchow, an dem die gesamte lokale Bevölkerung beteiligt war. Ein Damm wurde gebaut, der einen Teil des Flusses blockierte, aber aufgrund schwerer Überschwemmungen zusammenbrach.

Auf dem flachen Gelände wurden Wassermühlen in Russland mit einem füllenden Laufrad gebaut. In den 14-15 Jahrhunderten. wirbelnde Geräte begannen zu erscheinen, in denendas Rad wurde horizontal auf einer vertikalen Welle platziert.

Diese Entwürfe wurden von autodidaktischen Meistern ohne Zeichnungen und Diagramme gebaut. Darüber hinaus kopierten sie nicht nur die bereits errichteten Strukturen, sondern fügten ihrem Gerät jedes Mal eigene Innovationen hinzu. Schon zur Zeit Peters des Großen kamen Meister aus europäischen Ländern nach Russland, die ihre Fähigkeiten und ihr Wissen auf diesem Gebiet unter Beweis stellten.

Einer von Peters Mitarbeitern, der berühmte Ingenieur William Genin, der 12 große Kraftwerke im Ural baute, konnte ihren Betrieb mit Wasserkraftwerken sicherstellen. Anschließend wurde die Wasserenergie von Spezialisten für den Bau von Bergbau- und Metallverarbeitungsunternehmen in ganz Russland in großem Umfang genutzt.

Zu Beginn des 18. Jahrhunderts waren auf dem gesamten Territorium etwa 3.000 Manufakturen tätig, die hydraulische Anlagen für den Betrieb der Produktion verwendeten. Dies waren Hütten-, Sägewerks-, Papier-, Weberei- und andere Unternehmen.

Der berühmteste und einzigartigste Komplex zur Energieversorgung des Bergbau- und Schmelzwerks wurde 1787 vom Ingenieur K. D. Frolov in der Zmeinogorsk-Mine gebaut, die weltweit keine Analoga hatte. Es umfasste einen Damm, Wasserentnahmestrukturen, von denen Wasser durch unterirdische Stollen in einen offenen Kanal (535 m lang) zu einer Mühle floss, wo sich das Sägerad drehte. Weiter floss Wasser durch den nächsten unterirdischen Kanal zum Hydrorad der Maschine zum Heben von Erz aus der Mine, dann zum dritten und vierten. Am Ende floss er durch einen mehr als 1 km langen Stollen zurück in den Fluss unterhalb des Damms, seine Gesamtstrecke betrug mehr als 2 km,Der Durchmesser des größten Rades beträgt 17 m. Alle Strukturen wurden aus lokalen Materialien gebaut: Lehm, Holz, Stein und Eisen. Der Komplex ist seit mehr als 100 Jahren erfolgreich in Betrieb, aber bis heute ist nur der Damm der Zmeinogorsky-Mine erh alten geblieben.

Forschungen auf dem Gebiet der Hydraulik wurden auch von dem berühmten Wissenschaftler M. V. Lomonosov durchgeführt, der seine wissenschaftlichen Gedanken in die Praxis umsetzte und an der Gründung eines farbigen Glasunternehmens beteiligt war, das auf dem Betrieb einer hydraulischen Anlage mit drei Rädern basiert. Die Arbeiten von zwei weiteren russischen Akademikern - D. Bernoulli und L. Euler - erlangten weltweite Bedeutung bei der Anwendung der Gesetze der Hydrodynamik und des Wasserbaus und legten die theoretische Grundlage dieser Wissenschaften.

Wasserkraftnutzung im Osten

Die Verwendung von Wasserrädern in China wurde erstmals im Jahr 1637 im Buch von Sunn Yingxing ausführlich beschrieben. Darin wird deren Verwendung für die metallurgische Produktion beschrieben. Chinesische Strukturen waren normalerweise horizontal, aber ihre Kapazität war hoch genug, um Mehl und Metall zu produzieren.

Die Nutzung der Wasserenergie wurde bereits in den 30er Jahren begonnen. n. h. nach der Erfindung eines auf Wasserrädern basierenden hin- und hergehenden Mechanismus durch einen chinesischen Beamten.

Im alten China wurden mehrere hundert Mühlen entlang der Flüsse gebaut, aber im 10. Jahrhundert. Die Regierung begann, sie wegen der Behinderung der Flussschifffahrt zu verbieten. Der Bau von Mühlen breitete sich allmählich in den Nachbarländern aus: Japan und Indien, in Tibet.

Wasserräder in islamischen Ländern

LänderDer Osten, in dem sich die Menschen zur islamischen Religion bekennen, ist größtenteils ein Gebiet mit sehr heißem Klima. Seit der Antike ist eine regelmäßige Wasserversorgung sehr wichtig. Aquädukte wurden gebaut, um Städte mit Wasser zu versorgen, und um es aus dem Fluss zu heben, wurden Mühlen gebaut, die sie "Norias" nannten.

Laut Historikern wurden die ersten derartigen Bauwerke vor 5.000 Jahren in Syrien und anderen Ländern errichtet. Am Fluss Orontes, einem der tiefsten des Landes, war der Bau von Aufzügen weit verbreitet in Form riesiger Räder von Wassermühlen, die mit zahlreichen Schaufeln Wasser schöpften und dem Aquädukt zuführten.

Ein anschauliches Beispiel für ein solches Bauwerk sind die bis heute erh altenen Aufzüge der Stadt Hama, deren Bau bis ins 13. Jahrhundert zurückreicht. Sie funktionieren bis heute und sind sowohl ein Schmuckstück als auch ein Wahrzeichen der Stadt.

Die Nutzung der Wasserkraft in verschiedenen Branchen

Zusätzlich zur Mehlgewinnung erstreckte sich der Anwendungsbereich der Wassermühlen auf die folgenden Arten von Industrien:

• zur Melioration und Wasserversorgung der Pflanzen auf den Feldern;
• ein Sägewerk, das mit Wasserkraft Holz verarbeitete;
• Metallurgie und Metallverarbeitung;
• im Bergbau zur Verarbeitung von Steinen oder anderen Gesteinen;
• in Webereien und Wollmanufakturen;
• zum Heben von Wasser aus der Mine usw.

Eines der ältesten AnwendungsbeispieleWasserkraft - ein Sägewerk in Hierapolis (Türkei), dessen Mechanismen bei Ausgrabungen entdeckt und auf das 6. Jahrhundert datiert wurden. n. z.

In einigen europäischen Ländern haben Archäologen die Überreste alter Mühlen aus der Zeit des antiken Roms entdeckt, die verwendet wurden, um Quarz zu zerkleinern, der Gold enthielt, das in Minen abgebaut wurde.

Der größte Komplex, der die Kraft des Wassers nutzte, wurde historischen Daten zufolge im 1. Jahrhundert erbaut. in Südfrankreich unter dem Namen Barbegal, das über 16 Wasserräder verfügte, die 16 Getreidemühlen mit Energie versorgten und so die nahe gelegene Stadt Alert mit Brot versorgten. Täglich wurden hier 4,5 Tonnen Mehl produziert.

Ein ähnlicher Mühlenkomplex auf dem Gianicolo-Hügel lieferte im 3. Jh. Vorräte. die Stadt Rom, die von Kaiser Aurelian geschätzt wurde.

Wasserstruktur mit eigenen Händen erschaffen

Ein architektonisches Element wie ein Wasserrad hat neben Pools, Kaskaden oder Springbrunnen an Popularität gewonnen. Natürlich erfüllen solche Strukturen eher eine dekorative als eine praktische Funktion. Jeder Besitzer, der die Fähigkeiten hat, mit Holzteilen zu arbeiten, kann mit seinen eigenen Händen eine Wassermühle bauen.

Es wird empfohlen, je nach Geländegröße eine Radgröße von mindestens 1,5 m, aber nicht mehr als 10 m zu wählen. Das Mühlenhaus wird auch nach seinem zukünftigen Zweck ausgewählt: ein Gebäude zur Lagerung von Inventar, ein Spielplatz für Kinder und eine Dekoration des Territoriums.

Teilefertigung:

• als Basis für ein Wasserrad kann man ein Fahrrad oder einen umgestürzten Baum nehmen, an dem die Schaufeln befestigt sind; im Zentrumes sollte ein Rohr haben, um das es sich dreht;
• das fertige Produkt wird auf Lagern auf 2 Stützen montiert, die aus Eichenbalken, Metallecken, Ziegeln bestehen;
• an der Spitze des Rades sollte die Rutsche passen, durch die Wasser auf die Schaufeln fließt; es kommt entweder aus einem Schlauch mit einer Pumpe, oder es kommt nach Regen;
• es wird empfohlen, alle Teile zu bearbeiten, um die Lebensdauer zu erhöhen: Holz - lackiert, Metall - gegen Korrosion lackiert;
• Wasser ablassen, Kanäle in Richtung der Beete oder zu einem anderen Behälter legen;
• In der Endphase wird das Gebäude mit dekorativen Elementen dekoriert.

Das Aufstellen einer dekorativen Wassermühle auf dem Land wird eine großartige ästhetische Ergänzung der Landschaft sein.

Berühmte historische Windmühlen

Die größte in Betrieb befindliche Wassermühle „Lady Isabella“liegt in der Nähe des Dorfes Lexie auf der Isle of Man in der Irischen See. Diese Struktur wurde 1854 von dem autodidaktischen Ingenieur Robert Casement zu Ehren der Frau des örtlichen Generalgouverneurs errichtet und diente dazu, Grundwasser aus einer örtlichen Mine zur Gewinnung natürlicher Ressourcen (Zink, Blei usw.).).

Speziell wurden Kanäle angelegt, durch die Wasser aus Gebirgsflüssen durch die Brücke floss und eingespeist wurde, um ein Rad mit einem Durchmesser von 22 m zu drehen, das immer noch als das größte der Welt gilt, dank dem viele Touristen es getan haben bereits Erfolg gehabtJahre.

Eine der ursprünglichen Sehenswürdigkeiten Frankreichs ist eine alte Wassermühle in der Nähe der Stadt Vernon (Frankreich). Seine Einzigartigkeit liegt in der Tatsache, dass es auf 2 Pfeilern einer alten Steinbrücke ruht, die einst die Ufer der Seine verband. Das genaue Datum seines Baus ist unbekannt, einigen Quellen zufolge wurde es jedoch während der Zeit der Opposition gegen Richard Löwenherz errichtet und war von strategischer Bedeutung. 1883 verewigte der berühmte Künstler Claude Monet sie auf einer seiner Leinwände.

Die Schaffung der Wassermühle ist ein wichtiger Schritt in der Geschichte der Technologieentwicklung, da sie als das erste Design gilt, das für verschiedene Zwecke zur Verarbeitung landwirtschaftlicher und anderer Produkte verwendet werden konnte, was der erste Schritt in Richtung Maschine war Produktion in der Welt.