Водяное колесо - Water wheel

"Waterwheel" перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. Waterwheel (значения).
"Headrace" перенаправляется сюда. О соревнованиях по гребле см. Голова гонка.
Эта статья о гидроэнергетике. Водоподъемные поливные водяные колеса см. Noria.
Историческое водяное колесо с промахом в Welzheim, Германия
Водяное колесо приводит в действие шахтный подъемник в De re Metallica (1566)
Звук водяного колеса Отли на Манчестерский музей науки и промышленности

А водяное колесо это машина для преобразования энергии текущей или падающей воды в полезные формы энергии, часто в водяная мельница. Водяное колесо состоит из колеса (обычно сделанного из дерева или металла) с рядом лезвия или же ведра расположен на внешнем ободе, образующем ведущую машину.

Водяные колеса все еще использовались в коммерческих целях и в 20 веке, но они больше не используются. Используется мука для помола мельницы, измельчение древесины в целлюлозу для производство бумаги, стучать кованое железо, механическая обработка, дробление руды и измельчение волокна для использования в производстве ткань.

Некоторые водяные колеса питаются водой из мельничного пруда, который образуется при перекрытии проточного ручья. Канал для воды, текущей к водяному колесу или от него, называется мельница гонка. Гонка, доставляющая воду из мельничного пруда к водяному колесу, - это головной убор; тот, который несет воду после того, как он покинул колесо, обычно называют хвост.[1]

В середине-конце 18 века Джон Смитон научное исследование водяного колеса привело к значительному повышению эффективности, обеспечивая столь необходимую мощность для Индустриальная революция.[2][3]

Водяные колеса начали вытесняться меньшими, менее дорогими и более эффективными. турбина, разработан Бенуа Фурнейрон, начиная с его первой модели в 1827 году.[3] Турбины способны выдерживать высокие головы, или же возвышения, которые превосходят возможности водяных колес практичных размеров.

Основная трудность водяных колес заключается в их зависимости от проточной воды, что ограничивает их местоположение. Современное плотины гидроэлектростанций их можно рассматривать как потомков водяного колеса, так как они тоже пользуются движением воды вниз по склону.

Типы

Водяные колеса бывают двух основных типов:[4]

  • горизонтальное колесо с вертикальной осью; или же
  • вертикальное колесо с горизонтальной осью.

Последние могут быть подразделены в зависимости от того, где вода попадает в колесо, на задний выстрел (тангаж[5]) недокус, грудной выстрел, недокус и поток.[6][7][8]Термин недокус может относиться к любому колесу, где вода проходит под колесом.[9] но обычно это означает, что попадание воды на колесо низкое.

Гидравлические колеса с перебросом и обратным выстрелом обычно используются там, где доступная разница высот превышает пару метров. Колеса для грудных шотов больше подходят для больших потоков с умеренным голова. Подвод и колесо потока используют большие потоки при небольшом напоре или без него.

Часто бывает связанный пруд, резервуар для хранения воды и, следовательно, энергии до тех пор, пока она не понадобится. Большие головы хранят больше гравитационно потенциальная энергия для одного и того же количества воды, поэтому резервуары для колес с перебросом и обратным выстрелом обычно меньше, чем для колес с грудным выстрелом.

Гидравлические колеса с перебросом и наклоном подходят для небольшого ручья с перепадом высот более 2 метров (6,5 футов), часто в сочетании с небольшим водохранилищем. На реках или больших водотоках с крупными водохранилищами можно использовать колеса для снятия грудной клетки и с недокусом.

Сводка типов

Вертикальная ось также известный как ванна или скандинавские мельницы.
  • Горизонтальное колесо с вертикальной осью
  • Струя воды ударяет по лопастям, установленным на оси
  • Рабочие поверхности - лопасти
  • Вода - малый объем, высокий голова
  • Эффективность - низкая
Схема водяной мельницы с вертикальной осью
Транслировать (также известен как свободная поверхность ). Корабельные колеса - это разновидность ручного колеса.
  • Вертикальное колесо с горизонтальной осью
  • Нижняя часть колеса погружена в проточную воду.
  • Рабочие поверхности - лезвия - плоские до 18 века, после этого изогнутые
  • Вода - очень большой объем, без напора
  • КПД - около 20% до 18 века и позже от 50 до 60%
Схема водяного колеса дроби
Недокус
  • Вертикальное колесо с горизонтальной осью
  • Вода падает на колесо низко, обычно в нижней четверти.
  • Рабочие поверхности - лезвия - плоские до 18 века, после этого изогнутые
  • Вода - большой объем, низкий напор
  • КПД - около 20% до 18 века и позже от 50 до 60%
Диаграмма недокусированного водяного колеса, показывающая напор, отвод и воду
Грудь
  • Вертикальное колесо с горизонтальной осью
  • Вода попадает в колесо примерно по центру, обычно от одной четверти до трех четвертей его высоты.
  • Поверхности для вождения - ведра - тщательно обработаны, чтобы вода поступала плавно
  • Вода - большой объем, средний напор
  • КПД - от 50 до 60%
Схема водяного колеса breastshot, показывающая подъём, отвод и воду
Перехват
  • Вертикальное колесо с горизонтальной осью
  • Вода ударяется о верхнюю часть колеса и перед осью, так что она отворачивается от колеи головы.
  • Рабочие поверхности - ковши
  • Вода - малый объем, большой напор
  • КПД - от 80 до 90%
Схема водяного колеса с перерегулированием, показывающая напор, отвод, воду и разлив
Backshot (также известный как откат)
  • Вертикальное колесо с горизонтальной осью
  • Вода ударяется о верхнюю часть колеса и перед осью, так что она поворачивает обратно к гонке головы.
  • Рабочие поверхности - ковши
  • Вода - малый объем, большой напор
  • КПД - от 80 до 90%
Схема водяного колеса с обратным ударом, показывающая напор, отвод, воду и разлив

Вертикальная ось

Водяная мельница с вертикальной осью

Горизонтальное колесо с вертикальной осью.

Обычно называется колесо ванны, Норвежская мельница или же Греческая мельница,[10][11] Горизонтальное колесо - примитивная и неэффективная форма современной турбины. Однако, если он обеспечивает требуемую мощность, эффективность имеет второстепенное значение. Обычно он монтируется внутри здания мельницы под рабочим этажом. Струя воды направляется на лопасти водяного колеса, заставляя их вращаться. Это простая система, обычно без зубчатой ​​передачи, так что вертикальная ось водяного колеса становится приводным шпинделем мельницы.[нужна цитата ]

Транслировать

Водяное колесо

Колесо потока[6][12] представляет собой вертикально установленное водяное колесо, которое вращается водой в потоке воды, ударяя по лопастям или лопастям в нижней части колеса. Этот тип водяного колеса является самым старым типом колеса с горизонтальной осью.[нужна цитата ] Они также известны как свободная поверхность колеса, потому что вода не стесняется мельницами или колесной ямой.[нужна цитата ]

Колеса Stream дешевле и проще в сборке, и меньше влияют на окружающую среду, чем другие типы колес. Они не представляют собой серьезного изменения реки. Их недостатками являются низкий КПД, что означает, что они вырабатывают меньше энергии и могут использоваться только при достаточной скорости потока. Типичное плоское колесо с недокусом использует около 20 процентов энергии потока воды, ударяющейся о колесо, по данным английского инженера-строителя. Джон Смитон в 18 веке.[13] Более современные колеса имеют более высокий КПД.

Потоковые колеса практически не получают преимуществ от голова, разница в уровне воды.

Колеса Stream, установленные на плавающих платформах, часто называют опорными колесами, а мельницы - судовая мельница. Иногда их устанавливали сразу после мосты где ограничение потока опор моста увеличивало скорость течения.[нужна цитата ]

Исторически они были очень неэффективными, но большие успехи были сделаны в восемнадцатом веке.[14]

Колесо недокус

Невысокое водяное колесо, показывающее напор, задний след и воду

Подводное колесо - это вертикально установленное водяное колесо с горизонтальной осью, которое вращается водой из низкого водослива, ударяющегося о колесо в нижней четверти. Большая часть энергии получается от движения воды и сравнительно немного от головы. Они похожи по принципу действия и конструкции на ручные колеса.

Термин недокус иногда используется со связанными, но разными значениями:

  • все колеса, где вода проходит под колесом[15]
  • колеса, где вода поступает в нижнюю четверть.
  • колеса, на которых лопасти помещаются в поток ручья. См. Поток выше.[16][12]

Это старейший тип вертикального водяного колеса.

Колесо для груди

Водяное колесо Breastshot, показывающее подголовник, отвод и воду

Слово грудь используется по-разному. Некоторые авторы ограничивают этот термин колесами, на которые вода входит примерно в положении «10 часов», другие - «9 часов», а третьи - различными высотами.[нужна цитата ] В этой статье он используется для колес, где вход воды значительно выше дна и значительно ниже верха, обычно в средней половине.

Для них характерны:

  • ведра тщательно продуманы, чтобы минимизировать турбулентность при попадании воды
  • ведра с вентиляционными отверстиями сбоку для выхода воздуха при попадании воды
  • каменный «фартук», плотно прилегающий к поверхности колеса, который помогает удерживать воду в ведрах по мере их движения вниз

Обе кинетический (движение) и потенциал (рост и вес) энергия используется.

Небольшой зазор между колесом и кладкой требует, чтобы колесо для грудной дроби было хорошо корзина для мусора («экран» на британском английском языке), чтобы предотвратить застревание мусора между колесом и фартуком и потенциально серьезное повреждение.

Колеса для грудного выстрела менее эффективны, чем колеса для овершота и обратного выстрела, но они могут выдерживать высокие скорости потока и, следовательно, большую мощность. Они предпочтительны для устойчивых потоков большого объема, таких как Линия падения восточного побережья Северной Америки. Колеса для грудной съемки - самый распространенный тип в Соединенных Штатах Америки.[нужна цитата ] и, как говорят, привели в движение промышленную революцию.[14]

Колесо перебега

Водяное колесо с перебегом, показывающее напор, отвод, воду и разлив

Вертикально установленное водяное колесо, которое вращается водой, попадающей в ведра сразу за верхней частью колеса, называется промахом. Иногда этот термин ошибочно применяют к колесам с обратным ударом, когда за рулем стекает вода.

В типичном колесе с перегрузом вода направляется к колесу вверху и немного дальше оси. Вода собирается в ведрах на этой стороне колеса, что делает его тяжелее, чем другая «пустая» сторона. Вес вращает колесо, и вода вытекает в нижнюю часть воды, когда колесо вращается достаточно, чтобы перевернуть ведра. Конструкция овершота очень эффективна, она может достигать 90%,[нужна цитата ] и не требует быстрого потока.

Почти вся энергия получается за счет веса воды, опускаемой на хвостовую часть, хотя небольшой вклад может вносить кинетическая энергия воды, поступающей в колесо. Они подходят для больших головок, чем другие типы колес, поэтому они идеально подходят для холмистой местности. Однако даже самое большое водяное колесо, Laxey Wheel в Остров Мэн, используется только напор около 30 м (100 футов). Самые большие в мире головные турбины, Гидроэлектростанция Бьедрон в Швейцария, использовать около 1869 м (6 132 футов).

Для колес с перебегом требуется большая головка по сравнению с другими типами колес, что обычно требует значительных затрат на создание обоймы головы. Иногда последний подход воды к колесу происходит по лоток или же затвор, который может быть длинным.

Колесо обратного выстрела

Водяное колесо с обратным вылетом, показывающее напор, отвод, воду и разлив

Колесо бэкшота (также называемое откат) - разновидность колеса с перегрузом, когда вода вводится непосредственно перед вершиной колеса. Во многих ситуациях его преимущество заключается в том, что нижняя часть колеса движется в том же направлении, что и вода в хвостовой части, что делает его более эффективным. Он также работает лучше, чем колесо с перегрузом в условиях наводнения, когда уровень воды может затопить нижнюю часть колеса. Он будет продолжать вращаться до тех пор, пока вода в колесной яме не поднимется на колесо достаточно высоко. Это делает метод особенно подходящим для потоков, которые испытывают значительные колебания потока, и снижает размер, сложность и, следовательно, стоимость хвостовой части.

Направление вращения колеса обратного выстрела такое же, как у колеса грудного выстрела, но в остальном оно очень похоже на колесо перестрела. Смотри ниже.

Гибридный

Овершот и бэкшот

Одно из водяных колес Finch Foundry.

Некоторые колеса имеют промах вверху и обратный выстрел внизу, тем самым потенциально объединяя лучшие характеристики обоих типов. На фотографии показан пример на Финч Литейный в Девоне, Великобритания. Головная гонка представляет собой деревянную конструкцию, расположенную наверху, а ветвь слева подает воду на колесо. Вода выходит из-под колеса обратно в ручей.

Обратимый

В Андерсон Милл из Техас это недокус, обратный выстрел и недокус с использованием двух источников воды. Это позволяет менять направление вращения колеса.

Особый тип колеса с перегрузом / обратным выстрелом - это реверсивное водяное колесо. У него есть два набора лопастей или ведер, работающих в противоположных направлениях, так что он может вращаться в любом направлении в зависимости от того, в какую сторону направлена ​​вода. Реверсивные колеса использовались в добыча полезных ископаемых промышленность для питания различных средств транспортировки руды. Изменяя направление вращения колеса, бочки или корзины с рудой можно было поднимать или опускать вниз по валу или наклонной плоскости. Обычно на оси колеса находился тросовый барабан или цепная корзина. Важно, чтобы на колесе было тормозное оборудование, чтобы оно могло останавливать колесо (известное как тормозное колесо). Самый старый известный рисунок обратимого водяного колеса был написан Георгиус Агрикола и датируется 1556 годом.

История

Смотрите также: Водяная мельница и Noria

Как и во всей технике, в водоподъемных устройствах вращательное движение более эффективно, чем колебательное.[17] Что касается источника энергии, водяные колеса могут вращаться либо силами человека или животных, либо самим потоком воды. Водяные колеса бывают двух основных конструкций, оснащенных вертикальной или горизонтальной осью. Последний тип может быть подразделен, в зависимости от того, где вода попадает на лопасти колеса, на колеса с недокусом, перекусом и перекус. Двумя основными функциями водяных колес исторически были подъем воды для орошения и помола, особенно зерна. В случае горизонтально-осевых мельниц для передачи мощности требуется система зубчатых колес, в которой вертикально-осевые мельницы не нуждаются.

западный мир

Греко-римский мир

Смотрите также: Список древних водяных мельниц

В древние греки изобрели водяное колесо и вместе с Римляне, первый, кто использовал его почти во всех формах и функциях, описанных выше, включая его применение для мельницы воды.[18] Технологический прорыв произошел в технически продвинутых и научно настроенных Эллинистический период между 3-м и 1-м веками до нашей эры.[19]

Водоподъемные
Последовательность колес, найденных в шахтах Rio Tinto

Водяное колесо с отсеками бывает двух основных форм: колесо с отсечным корпусом (латинский тимпан) и колесо с ободом с отсеками или обод с отдельными прикрепленными контейнерами.[17] Колеса могли вращать либо люди, наступающие на них снаружи, либо животные с помощью Сакия механизм.[20] В то время как барабанная перепонка имела большую пропускную способность, она могла поднимать воду только до высоты, меньшей, чем ее собственный радиус, и требовала большого крутящего момента для вращения.[20] Эти конструктивные недостатки были преодолены колесом с ободом с отсеками, которое было менее тяжелой конструкцией с более высокой подъемной силой.[21]

Самое раннее литературное упоминание о водяном колесе с отсеками встречается в техническом трактате. Пневматика (глава 61) греческого инженера Филон Византийский (ок. 280–220 гг. до н. э.).[22] В его Parasceuastica (91.43-44) Филон советует использовать такие колеса для заглубления осадных мин в качестве меры защиты от вражеской иранской подстилки.[23] Колеса с комментариями, по-видимому, были предпочтительным средством для слива сухие доки в Александрия под властью Птолемей IV (221−205 гг. До н.э.).[23] Несколько греческих папирусы в 3–2 веках до нашей эры упоминают об использовании этих колес, но не приводят дополнительных подробностей.[23] Отсутствие устройства в Древний Ближний Восток перед Завоевание Александра может быть выведено из его явного отсутствия из богатой в остальном восточной иконографии ирригационной практики.[24][25][26][27] Однако, в отличие от других водоподъемных устройств и насосов того периода, изобретение разделенного колеса не может быть связано с каким-либо конкретным эллинистическим инженером и, возможно, было сделано в конце 4 века до нашей эры в сельской местности вдали от мегаполиса Александрии.[28]

Колесо дренажное с шахт Rio Tinto

Самое раннее изображение отсеченного колеса находится на гробнице в Птолемеевский Египет который датируется 2 веком до нашей эры. На нем изображена пара запряженных в упряжь быков, ведущих колесо через Сакия снаряжение, которое здесь засвидетельствовано впервые.[29] Греческая система передач сакия уже показана полностью развитой до такой степени, что «современные египетские устройства практически идентичны».[29] Предполагается, что ученые Александрийский музей, в то время самый активный греческий исследовательский центр, возможно, участвовал в его изобретении.[30] Эпизод из Александрийская война в 48 г. до н.э. повествует о том, как враги Цезаря использовали водяные колеса с зубчатыми колесами, чтобы выливать морскую воду с возвышенностей на позиции захваченных римлян.[31]

Около 300 г. н.э. нория был наконец представлен, когда деревянные отсеки были заменены недорогими керамическими горшками, которые были привязаны к внешней стороне колеса с открытой рамой.[28]

Римляне широко использовали водяные колеса в добыча полезных ископаемых проекты, с огромными водяными колесами римской эпохи, найденными в таких местах, как современные Испания. Они были Гидравлические колеса с обратным перерегулированием предназначен для обезвоживания глубоких подземных выработок.[нужна цитата ] Несколько таких устройств описаны Витрувий, в том числе гидравлическое колесо с обратным перерегулированием и Архимедов винт. Многие были обнаружены при современной добыче на медь мины на Рио Тинто в Испания Одна система состоит из 16 таких колес, установленных друг над другом, чтобы поднимать воду на расстояние около 80 футов от шахты. Часть такого колеса была найдена на Dolaucothi, римлянин Золотой рудник на юге Уэльс в 1930-е годы, когда шахту ненадолго открыли заново. Он был обнаружен на глубине около 160 футов под поверхностью, значит, он должен был быть частью последовательности, аналогичной той, что была обнаружена в Рио-Тинто. Это недавно было углерод датирован примерно до 90 г. н.э., а поскольку древесина, из которой она была сделана, намного старше, чем глубокая шахта, вполне вероятно, что глубокие выработки начали действовать примерно через 30-50 лет после этого. Из этих примеров дренажных колес, найденных в герметичных подземных галереях в удаленных друг от друга местах, становится ясно, что создание водяных колес было вполне в пределах их возможностей, и такие вертикальные водяные колеса обычно используются в промышленных целях.

Водяная мельница
Витрувий 'подколесная водяная мельница (реконструкция)

Принимая во внимание косвенные свидетельства работы греческого техника Аполлоний Пергейский, британский историк технологий М.Дж.Т. Льюис датирует появление водяной мельницы с вертикальной осью началом 3-го века до нашей эры, а водяной мельницы с горизонтальной осью - около 240 г. до н.э. Византия и Александрия как закрепленные за изобретением места.[32] О водяной мельнице сообщает греческий географ. Страбон (ок. 64 г. до н.э. - 24 г. н.э.), существовавший где-то до 71 г. до н.э. во дворце Понтийский король Митридат VI Евпатор, но его точная конструкция не может быть почерпнута из текста (XII, 3, 30 C 556).[33]

Первое четкое описание водяной мельницы с приводом дает римский архитектор Витрувий в конце I века до н.э., который рассказывает о системе зубчатых передач сакия, применяемой в водяной мельнице.[34] Рассказ Витрувия особенно ценен тем, что он показывает, как возникла водяная мельница, а именно путем объединения отдельных греческих изобретений зубчатого колеса и водяного колеса в одну эффективную механическую систему для использования энергии воды.[35] Водяное колесо Витрувия описывается как погруженное своим нижним концом в водоток, так что его лопасти могли приводиться в движение скоростью текущей воды (X, 5.2).[36]

Схема римского Лесопилка Иераполиса, Малая Азия, приводимый в действие колесом для груди

Примерно в то же время колесо овершота впервые появляется в стихотворении Антипатр Салоник, который хвалит его как средство экономии труда (IX, 418.4–6).[37] Мотив также подхвачен Лукреций (ок. 99–55 до н. э.), который сравнивает вращение водяного колеса с движением звезд на небосводе (V 516).[38] Третий тип с горизонтальной осью, водяное колесо грудной клетки, попадает в археологические находки в контексте конца II века нашей эры в Центральная Галлия.[39] Большинство раскопанных римских водяных мельниц были оснащены одним из этих колес, которые, хотя и были более сложными в изготовлении, были гораздо более эффективными, чем водяное колесо с вертикальной осью.[40] Во 2 веке нашей эры Комплекс водяных мельниц Барбегал серия из шестнадцати овершотных колес питалась от искусственного акведука, опытно-промышленной фабрики по производству зерна, которую называли «величайшей известной концентрацией механической энергии в древнем мире».[41]

В Римская Северная Африка, было обнаружено несколько установок примерно 300 г. н.э., где водяные колеса с вертикальной осью, снабженные наклонными лопастями, были установлены на дне заполненного водой круглого вала. Вода из мельницы-качалки, которая входила по касательной в яму, создавала водоворот, заставлявший полностью погруженное колесо действовать как истинное. водяные турбины, самый ранний из известных на сегодняшний день.[42]

Навигация
Римская гребная лодка с приводом от быка с копии XV века Де Ребус Беллисис

Помимо использования в фрезеровании и подъеме воды, древние инженеры применяли водяное колесо для автоматы и в навигации. Витрувий (X 9.5–7) описывает гребные колеса с несколькими зубчатыми колесами, работающие как корабль. одометр, самый ранний в своем роде. Первое упоминание о лопаточных колесах как о двигателе происходит из военного трактата IV – V веков. Де Ребус Беллисис (глава XVII), где анонимный римский автор описывает военный корабль с гребным колесом, запряженным быком.[43]

Раннесредневековая Европа

Смотрите также: Список раннесредневековых водяных мельниц

Древние технологии водяного колеса не ослабевали и в раннесредневековый период, когда появились новые документальные жанры, такие как правовые кодексы, монашеский чартеры, но также агиография сопровождалось резким увеличением упоминаний водяных мельниц и колес.[44]

Самое раннее вертикальное колесо в приливная мельница из Киллотерана VI века недалеко от Waterford, Ирландия,[45] в то время как первое известное горизонтальное колесо в таком типе мельниц было произведено в Ирландии. Маленький остров (ок. 630).[46] Что касается использования в обычных норвежских или греческих мельницах, самые старые известные горизонтальные колеса были обнаружены в ирландском Балликиллине, начиная с ок. 636.[46]

Самое раннее из раскопок водяное колесо, приводимое в движение приливная сила был Мельница монастыря Нендрум в Северная Ирландия который датируется 787 годом, хотя, возможно, более ранняя мельница датируется 619 годом. Приливные мельницы стал обычным явлением в устьях рек с хорошим диапазоном приливов и отливов как в Европе, так и в Америке, как правило, с использованием колес с перебросом.

Водяное колесо приводит в действие небольшую деревенскую мельницу на Музей народной архитектуры и быта, Ужгород, Украина

Цистерцианский монастыри, в частности, широко использовались водяные колеса для привода многих типов водяных мельниц. Ранним примером очень большого водяного колеса является сохранившееся колесо начала 13 века. Real Monasterio de Nuestra Senora de Rueda, цистерцианский монастырь в Арагон регион Испания. Зерновые мельницы (для кукурузы), несомненно, были самыми распространенными, но были также лесопилки, сукновальные мельницы и мельницы для выполнения многих других трудоемких задач. Водяное колесо оставалось конкурентоспособным с паровой двигатель хорошо в Индустриальная революция. Примерно в 8-10 веках ряд ирригационных технологий были привезены в Испанию и, таким образом, внедрены в Европу. Одной из таких технологий является Noria, представляющая собой колесо с ковшами на периферии для подъема воды. Он похож на водяное колесо с недокусом, упомянутое далее в этой статье. Это позволило крестьянам более эффективно использовать водяные мельницы. Согласно книге Томаса Глика, Ирригация и общество в средневековой Валенсии, нория, вероятно, произошла откуда-то из Персия. Он использовался на протяжении веков, прежде чем технология была принесена в Испанию арабами, которые переняли ее у римлян. Таким образом, распространение Нории на Пиренейском полуострове «соответствует области стабильного исламского поселения».[47] Эта технология имеет огромное влияние на жизнь крестьян. Строительство Noria относительно дешево. Таким образом, это позволило крестьянам более эффективно обрабатывать землю в Европе. Вместе с Испанцы, технология распространилась на Новый мир в Мексика и Южная Америка следующий Испанская экспансия

Внутренняя инвентаризация английских заводов c. 1086

Собрание созвано Вильгельм Нормандский, обычно называемый "Судный день «Исследование Судного дня» провело инвентаризацию всей потенциально облагаемой налогом собственности в Англии, которая включала более шести тысяч заводов, расположенных в трех тысячах различных мест.[48]

Локации

Выбранный тип водяного колеса зависел от местоположения. Обычно, если бы были доступны только небольшие объемы воды и высокие водопады, слесарь предпочел бы использовать колесо с перерегулированием. На решение повлиял тот факт, что ведра могли улавливать и использовать даже небольшой объем воды.[49] Для больших объемов воды с небольшими водопадами можно было бы использовать подрезное колесо, поскольку оно было более приспособлено к таким условиям и дешевле в строительстве. Пока этих запасов воды было много, вопрос об эффективности оставался неактуальным. К 18 веку, с повышенным спросом на электроэнергию в сочетании с ограниченными водными ресурсами, упор был сделан на схему повышения эффективности.[49]

Экономическое влияние

К 11 веку в некоторых частях Европы эксплуатация воды была обычным явлением.[48] Считается, что водяное колесо активно сформировало и навсегда изменило мировоззрение жителей Запада. Европа начала переход от мышечного труда человека и животных к механическому труду с появлением водяного колеса. Медиевист Линн Уайт-младший утверждала, что распространение неодушевленных источников энергии было красноречивым свидетельством появления на Западе нового отношения к власти, работе, природе и, прежде всего, технологиям.[48]

Использование гидроэнергии позволило повысить продуктивность сельского хозяйства, излишки продовольствия и крупномасштабную урбанизацию, начавшуюся в 11 веке. Польза энергии воды мотивировала европейские эксперименты с другими источниками энергии, такими как ветряные и приливные мельницы.[50] Водяные колеса повлияли на строительство городов, в частности каналов. Методы, разработанные в этот ранний период, такие как затор ручья и строительство каналы, поставьте Европу на гидравлически сфокусированный путь, например, технология водоснабжения и орошения была объединена для изменения мощности подачи колеса.[51] Показывая, в какой степени технологические инновации удовлетворяют растущие потребности феодальное государство.

Применение водяного колеса

Штамповая мельница (за рабочим, забирающим руду из желоба). Из Георг Агрикола с De re Metallica (1556)

Водяная мельница использовалась для измельчения зерна, производства муки для хлеба, солода для пива или грубого помола для каши.[52] Молотковые дробилки использовали колесо для работы с молотками. Один тип был валяльная фабрика, который использовался для изготовления тканей. В молоток также использовался для изготовления кованое железо и для обработки железа в полезные формы, занятие, которое в остальном было трудоемким. Водяное колесо также использовалось в производство бумаги, взбивая материал до мезги. В 13 веке водяные мельницы, используемые для молотка по всей Европе, повысили производительность производства ранней стали. Наряду с мастерством обращения с порохом, гидроэнергетика с 15 века обеспечила европейским странам военное лидерство во всем мире.

Европа 17-го и 18-го веков

Миллрайтс различал две силы, импульс и вес, действовавшие в водяных колесах задолго до Европы 18-го века. Фицхерберт, писатель-земледелец XVI века, писал: «Друйет колесо, как с силой воды, так и с силой [импульсом]».[53] Леонардо да Винчи также обсуждали силу воды, отмечая, что «удар [воды] не является весом, но возбуждает силу веса, почти равную его собственной силе».[54] Однако даже осознание двух сил, веса и импульса, оставалось замешательством по поводу преимуществ и недостатков этих двух, и не было четкого понимания превосходящей эффективности веса.[55] До 1750 года не было уверенности в том, какая сила преобладает, и широко понималось, что обе силы действуют друг с другом с равным вдохновением.[56] Водяное колесо вызвало вопросы о законах природы, в частности о законы силы. Евангелиста Торричелли В своей работе над водяными колесами использовался анализ работы Галилея над падающими телами, согласно которой скорость воды, вытекающей из отверстия под своим голова была в точности эквивалентна скорости, которую приобрела капля воды, свободно падая с той же высоты.[57]

Промышленная Европа

Леди Изабелла Колесо, Лакси, остров Мэн, использовался для привода шахтных насосов

Водяное колесо было движущей силой самых ранних этапов индустриализации Британии. Гидравлические возвратно-поступательные устройства использовались в ударных молотах и ​​сильфонах доменных печей. Ричард Аркрайт Водная рама приводилась в движение водяным колесом.[58]

Самое мощное водяное колесо, построенное в Великобритании, было 100-сильным. Мельница карьера банка водяное колесо возле Манчестера. Он был снят с производства в 1904 году и заменен несколькими турбинами. Сейчас он отреставрирован и открыт для публики.

Самое большое рабочее водяное колесо в континентальной Британии имеет диаметр 15,4 м (51 фут) и было построено компанией De Winton из Кернарфона. Он расположен в Мастерские Dinorwic из Национальный музей сланца в Лланберисе, Север Уэльс.

Самое большое рабочее водяное колесо в мире - это Laxey Wheel (также известен как Леди Изабелла) в селе Laxey, Остров Мэн. Он составляет 72 фута 6 дюймов (22,10 м) в диаметре и 6 футов (1,83 м) в ширину и поддерживается Национальное наследие острова Мэн.

Развитие водяные турбины вовремя Индустриальная революция привело к снижению популярности водяных колес. Главное преимущество турбин в том, что они могут голова намного больше диаметра турбины, тогда как водяное колесо не может эффективно использовать головку больше своего диаметра. Переход от водяных колес к современным турбинам занял около ста лет.

Северная Америка

Колесо подвески с ободным зацеплением на Склад Портлендского бассейна

Гидравлические колеса использовались для приводов в действие лесопильных заводов, мельниц и для других целей во время развития Соединенных Штатов. Диаметр 40 футов (12 м) водяное колесо в Маккой, Колорадо, построенный в 1922 году, является сохранившимся из многих, которые поднимали воду для орошения из Река Колорадо.

Два первых улучшения были подвесные колеса и ободная передача. Колеса подвески сконструированы так же, как колесо велосипеда, обод поддерживается под натяжением ступицы - это привело к получению более легких колес, чем в прежней конструкции, где тяжелые спицы находились под давлением. Зубчатая передача заключалась в добавлении зубчатого колеса к ободу или бандажу колеса. Короткая шестерня зацеплялась с ободом и передавала мощность в мельницу с помощью независимого линейного вала. Это сняло вращательное напряжение с оси, которая, таким образом, могла быть легче, а также обеспечило большую гибкость в расположении силовой передачи. Вращение вала было увеличено по сравнению с вращением колеса, что привело к меньшим потерям мощности. Пример этого дизайна, изобретенного Томасом Хьюисом и усовершенствованного Уильям Фэйрберн можно увидеть на восстановленном колесе 1849 года на Склад Портлендского бассейна.[59]

В некоторой степени связаны были рыбные колеса используется на американском Северо-Западе и на Аляске, где подняли -лосось из потока рек.

Китай

Два типа гидравлический -приведенный цепные насосы от Тиангун Кайу 1637 г., написанный Династия Мин энциклопедист, Сун Инсин (1587–1666).

Китайские водяные колеса почти наверняка имеют отдельное происхождение, поскольку раньше всегда были горизонтальные водяные колеса. По крайней мере, к I веку нашей эры Китайский из Династия Восточная Хань использовали водяные колеса для измельчения зерна в мельницах и приводили в действие поршневоймехи в ковке железная руда в чугун.

В тексте, известном как Синь Лун написано Хуан Тан около 20 г. н.э. (во время узурпации Ван Ман ), в нем говорится, что легендарный мифологический король, известный как Фу Си именно он был ответственен за пест и ступку, которые превратились в отбойный молоток, а затем отбойный молоток (см. молоток ). Хотя автор говорит о мифологическом Фу Си, отрывок из его сочинений дает намек на то, что водяное колесо широко использовалось в I веке нашей эры в Китай (Уэйд-Джайлз написание):

Фу Си изобрел пестик и ступку, которые так полезны, и позже он был хитроумно улучшен таким образом, что весь вес тела можно было использовать для наступления на отбойный молоток (туи), увеличивая эффективность в десять раз. Впоследствии сила животных - ослов, мулов, быков и лошадей - применялась с помощью машин, а также сила воды использовалась для избиения, так что польза от них увеличилась в сто раз.[60]

В 31 году нашей эры инженер и Префект из Наньян, Ду Ши (d. 38) применил комплексное использование водяного колеса и механизмов для питания мехи из доменная печь создавать чугун. Ду Ши кратко упоминается в Книга Поздней Хань (Хоу Хан Шу) следующим образом (написание Уэйд-Джайлз):

На седьмом году правления Цзянь-Ву (31 г. н.э.) Ту Ши был назначен префектом Наньян. Он был щедрым человеком, и его политика была мирной; он уничтожил злодеев и утвердил достоинство (своей должности). Он был хорош в планировании, любил простых людей и хотел сэкономить их труд. Он изобрел гидроцилиндр поршневой (шуй пай) для литья (чугуна) сельскохозяйственных орудий. Те, кто плавил и лил, уже имели сильфоны, чтобы задуть свои угольные костры, и теперь им было приказано использовать поток воды (чи шуй) управлять им ... Таким образом, люди получали большую выгоду за небольшой труд. Они сочли «сильфоны с приводом от воды» удобными и широко приняли их.[61]

Водяные колеса в Китай нашел практическое применение, подобное этому, а также необычное применение. В Китайский изобретатель Чжан Хэн (78–139) был первым в истории, кто применил движущую силу для вращения астрономического инструмента армиллярная сфера, используя водяное колесо.[62] В инженер-механик Ма Цзюнь (ок. 200–265) из Цао Вэй когда-то использовал водяное колесо для питания и управления большим механическим кукольным театром для Император Мин Вэй (р. 226–239).[63]

Индия

Ранняя история водяной мельницы в Индия неясно. Древние индийские тексты, относящиеся к IV веку до нашей эры, относятся к термину чаккаваттака (вращающееся колесо), который в комментариях объясняется как арахатта-гхати-янта (машина с прикрепленными баками). Исходя из этого, Джозеф Нидхэм предположил, что машина была нория. Терри С. Рейнольдс, однако, утверждает, что «термин, используемый в индийских текстах, неоднозначен и явно не указывает на устройство, работающее на воде». Торкильд Шилер утверждал, что «более вероятно, что эти проходы относятся к некоему водоподъемному колесу с протектором или ручным управлением, а не к водоподъемному колесу».[64]

Согласно греческой исторической традиции, Индия получила водяные мельницы от Римской империи в начале 4 века нашей эры, когда некий Метродорос представил «водяные мельницы и бани, неизвестные им [брахманам] до тех пор».[65] Поливная вода для сельскохозяйственных культур обеспечивалась с помощью водоподъемных колес, некоторые из которых приводились в движение силой течения в реке, из которой поднималась вода. Такое водоподъемное устройство использовалось в древняя Индия, предшествующий, согласно Пейси, его использованию в поздней Римской империи или Китае,[66] несмотря на то, что первые литературные, археологические и живописные свидетельства водяного колеса появились в эллинистическом мире.[18]

Около 1150 г. астроном Бхаскара Ачарья наблюдали поднимающие воду колеса и представили, что такое колесо поднимает достаточно воды, чтобы пополнить поток, приводящий его, по сути, вечное движение машина.[67] Строительство гидротехнических сооружений и аспекты водной технологии в Индии описаны в арабский и Персидский работает. В средние века распространение индийских и персидских ирригационных технологий привело к появлению передовой ирригационной системы, которая способствовала экономическому росту, а также способствовала росту материальной культуры.[68]

Исламский мир

Смотрите также: Мусульманская сельскохозяйственная революция
В нории Хамы на Река Оронт

Арабские инженеры переняли технологию воды у гидравлических обществ древнего Ближнего Востока; они использовали водяное колесо еще в 7 веке, при раскопках канала в районе Басры были обнаружены остатки водяного колеса, датируемые этим периодом. Хама в Сирия все еще сохраняет некоторые из его больших колес, на реке Оронт, хотя они больше не используются.[69] Один из самых больших имел диаметр около 20 метров (66 футов), а его край был разделен на 120 отсеков. Еще одно колесо, которое все еще находится в эксплуатации, находится на Мурсия в Испания, La Nora, и хотя оригинальное колесо было заменено стальным, Мавританский система во время аль-Андалус в остальном практически не изменился. Некоторые средневековые исламские водяные колеса могли поднимать воду на высоту до 30 метров (100 футов).[70] Мухаммад ибн Закария ар-Рази с Китаб аль-Хави в 10 веке описал нория в Ираке, который может поднять до 153 000 литров в час (34 000 галлонов в час) или 2 550 литров в минуту (560 галлонов в минуту). Это сопоставимо с производительностью современных норий в Восточная Азия, который может поднимать до 288 000 литров в час (63 000 имп галлонов в час) или 4800 литров в минуту (1100 имп галлонов в минуту).[71]

Водяное колесо в Джамби, Суматра, c. 1918 г.

Промышленное использование водяных мельниц в исламском мире восходит к 7 веку, в то время как водяные мельницы с горизонтальными и вертикальными колесами широко использовались к 9 веку. В исламском мире использовались различные промышленные водяные мельницы, в том числе мельницы, шелушители, лесопилки, судостроительные заводы, штамповочные мельницы, сталелитейные заводы, сахарные заводы, и приливные мельницы. К XI веку в каждой провинции исламского мира были действующие промышленные водяные мельницы. аль-Андалус и Северная Африка к Средний Восток и Центральная Азия.[72] Мусульманские и христианские инженеры также использовали коленчатые валы и водяные турбины, шестерни в водяных мельницах и водоподъемных машины, и плотины как источник воды, используемый для обеспечения дополнительной мощности водяных мельниц и водоподъемных машин.[73] Сушильные и сталелитейные заводы, возможно, распространились от исламской Испании до христианской Испании в 12 веке. Промышленные водяные мельницы также использовались в больших фабрика комплексы построены в аль-Андалус между 11 и 13 веками.[74]

Инженеры исламского мира разработали несколько решений для достижения максимальной отдачи от водяного колеса. Одним из решений было установить их на пирсы из мосты чтобы воспользоваться увеличенным потоком. Другим решением была судовая мельница, своего рода водяная мельница приводятся в действие водяными колесами, установленными по бокам корабли пришвартованный в середине потока. Эта техника использовалась Тигр и Евфрат реки в 10 веке Ирак, где большие судовые мельницы тик и утюг может произвести 10 тонны из мука из кукурузы каждый день для зернохранилище в Багдад.[75] В маховик Механизм, который используется для сглаживания передачи мощности от приводного устройства к ведомой машине, был изобретен Ибн Бассалом (эт. 1038–1075) из Аль-Андалус; он первым применил маховик в сакия (цепной насос ) и нория.[76] Инженеры Аль-Джазари в 13 веке и Таки ад-Дин в 16 веке описал много изобретательных водоподъемных машин в своих технологических трактатах. Они также использовали водяные колеса для питания различных устройств, в том числе различных водяные часы и автоматы.

Современные разработки

Гидравлическое колесо

Недавняя разработка колеса для грудной съемки - это гидравлическое колесо, которое эффективно включает в себя системы автоматической регулировки. Aqualienne - один из примеров. Он вырабатывает от 37 до 200 кВт электроэнергии с расстояния 20 м.3 (710 куб футов) поток воды с напором от 1 до 3,5 м (от 3 до 11 футов).[77] Он предназначен для выработки электроэнергии на месте бывших водяных мельниц.

Эффективность

Колеса с переворотом (и особенно с обратным выстрелом) являются наиболее эффективным типом; обратный снимок стали колесо может быть более эффективным (около 60%), чем все, кроме самых передовых и хорошо сконструированных турбины. В некоторых ситуациях колесо с перерегулированием предпочтительнее турбины.[78]

Развитие гидротурбина колеса с улучшенным КПД (> 67%) открыли альтернативный путь для установки водяных колес на существующих мельницах или реконструкции заброшенных мельниц.

Сила колеса

Энергия, доступная колесу, состоит из двух компонентов:

Кинетическую энергию можно учесть, преобразовав ее в эквивалентный напор, скоростной напор, и прибавив к фактическому напору. Для неподвижной воды скоростной напор равен нулю, а для медленно движущейся воды в хорошем приближении им можно пренебречь, и им можно пренебречь. Скорость в хвостовой гонке не принимается во внимание, потому что для идеального колеса вода будет уходить с нулевой энергией, что требует нулевой скорости. Это невозможно, вода должна уходить от колеса и представляет собой неизбежную причину неэффективности.

В мощность это скорость доставки этой энергии, которая определяется скоростью потока.

Количество и единицы

пунктирная запись

Измерения

Как измерить напор и расход водяного колеса.

Напор разница в высоте между водными поверхностями головной и хвостовой гонок.

Напор скорости рассчитываются исходя из скорости воды в гонке головки в том же месте, что и напор измеряются от.

Скорость (скорость) можно измерить методом пуховых палочек, рассчитав плавающий объект на определенном расстоянии. Вода на поверхности движется быстрее, чем вода ближе к дну и бокам, поэтому следует применять поправочный коэффициент, как в формуле ниже.[79]

Есть много способов измерить объемный расход. Два из самых простых:

  • От площади поперечного сечения и скорости. Их нужно измерять в одном и том же месте, но это может быть любое место в гонках головы или хвоста. Через него должно проходить столько же воды, сколько через колесо.[79]
  • Иногда целесообразно измерить объемный расход с помощью метода ведра и секундомера.[80]

Формулы

КоличествоФормула
Мощность[81]
Эффективная голова[82]
Напор скорости[83][82]
Объемный расход[79]
Скорость воды (скорость)[79]

Эмпирические правила

Грудь и перекус

КоличествоПримерная формула
Мощность (при КПД 70%)
Оптимальная скорость вращения об / мин[84]

Традиционные колёса с недостаточным вылетом

КоличествоПримерная формула[84]
Мощность (при КПД 20%)
Оптимальная скорость вращения об / мин

Гидравлическая реактивная турбина части колеса

Параллельная разработка - гидравлическое колесо / часть реактивной турбины, которая также включает водослив в центре колеса, но использует лопасти, расположенные под углом к ​​потоку воды. WICON-Stem Pressure Machine (SPM) использует этот поток.[85] Расчетная эффективность 67%.

В Саутгемптонский университет Школа гражданского строительства и окружающей среды в Великобритании исследовала оба типа гидравлических колесных машин, оценила их гидравлическую эффективность и предложила усовершенствования, например, вращающуюся гидравлическую машину под давлением. (Расчетный максимальный КПД 85%).[86]

Гидравлические колеса этого типа обладают высокой эффективностью при частичных нагрузках / переменных расходах и могут работать при очень низком напоре, <1 м (3 фута 3 дюйма). В сочетании с генераторами переменного тока с осевым потоком и постоянным магнитом с прямым приводом и силовой электроникой они предлагают жизнеспособную альтернативу для гидроэлектростанция с низким напором поколение.

Примечания

^ Пунктирные обозначения. Точка над количеством указывает, что это ставка. Другими словами, сколько раз в секунду или сколько в секунду. В этой статье q - это объем воды и объем воды в секунду. q, как и количество воды, используется, чтобы избежать путаницы с v для скорости.

Смотрите также

Для устройств для подъема воды для полива
Устройства для подъема воды для осушения земель

Рекомендации

  1. ^ Словарное определение слова "tailrace"
  2. ^ Муссон; Робинсон (1969). Наука и технологии в условиях промышленной революции. Университет Торонто Пресс. п.69.
  3. ^ а б Томсон, Росс (2009). Структуры изменений в эпоху механики: технологическое изобретение в США 1790–1865 гг.. Балтимор, Мэриленд: Издательство Университета Джона Хопкинса. п.34. ISBN  978-0-8018-9141-0.
  4. ^ «Типы водяных колес - Физика водяного колеса». ffden-2.phys.uaf.edu. Получено 2017-07-10.
  5. ^ [1]
  6. ^ а б Термин Stream Wheel и его особенности
  7. ^ Мерриам Вебстер
  8. ^ Сила в пейзаже
  9. ^ Словарь английского языка Коллинза
  10. ^ Денни, Марк (2007). Ingenium: пять машин, изменивших мир. Университет Джона Хопкинса. ISBN  9780801885860. Получено 19 января 2018.
  11. ^ Редакторы Encyclopdia Britannica. "Водяное колесо". Britannica.com. Британская энциклопедия, Inc.. Получено 19 января 2018.
  12. ^ а б Сила в пейзаже. «Виды водяных колес». Получено 12 февраля 2017.
  13. ^ История науки и техники Брайана Банча с Александром Хеллмансом с. 114
  14. ^ а б Американское общество инженеров-механиков (декабрь 2006 г.). "Нория аль-Мухаммадийя". Американское общество инженеров-механиков. Получено 12 февраля 2017.
  15. ^ Словарь английского языка Коллинза. "недокус". Получено 12 февраля 2017.
  16. ^ Мерриам Вебстер. "колесо ручья".
  17. ^ а б Олесон 2000, п. 229
  18. ^ а б Олесон 1984, pp. 325ff .; Олесон 2000, стр. 217–302; Доннерс, Велькенс и Декерс, 2002 г., стр. 10-15; Викандер 2000, стр. 371-400
  19. ^ Викандер 2000, п. 395; Олесон 2000, п. 229

    Неудивительно, что все водоподъемные устройства, которые зависят от отдельных колес или цилиндров, возникли в сложном, научно продвинутом эллинистическом периоде ...

  20. ^ а б Олесон 2000, п. 230
  21. ^ Олесон 2000, стр. 231f.
  22. ^ Олесон 2000, п. 233
  23. ^ а б c Олесон 2000, стр. 234
  24. ^ Олесон 2000, стр. 235:

    Внезапное появление литературных и археологических свидетельств о колесе с отсеками в третьем веке до нашей эры. Это резко контрастирует с полным отсутствием более ранних свидетельств, предполагая, что устройство было изобретено незадолго до этого.

  25. ^ Изолированный отрывок на иврите Второзаконие (11.10−11) о Египте как стране где вы посеяли свое семя и поливали его ногами интерпретируется как метафора, относящаяся к рытью оросительных каналов, а не к наступлению на водяное колесо (Олесон 2000, с. 234).
  26. ^ Что касается месопотамской связи: Шиолер 1973, п. 165−167:

    Ссылки на водяные колеса в древнем Месопотамия, которые можно найти в справочниках и популярных отчетах, по большей части основаны на ложном предположении, что Аккадский эквивалент логограммы GIS.APIN был нартабу и обозначает инструмент для полива («инструмент для увлажнения»).

    В результате своих исследований Лэссо пишет по вопросу о сакии следующее: «Я считаю маловероятным, что какое-либо упоминание о сакии появится в древних месопотамских источниках». По его мнению, мы должны обратить внимание на Александрию, «где кажется правдоподобным предположить, что сакия была изобретена».

  27. ^ Адриана де Миранда (2007), Водная архитектура на землях Сирии: водяные колеса, L'Erma di Bretschneider, стр. 48f., ISBN  8882654338 приходит к выводу, что аккадские отрывки «составлены в слишком общих чертах, чтобы допускать какие-либо выводы относительно отличной структуры» ирригационного аппарата, и заявляет, что «последний официальный Чикагский ассирийский словарь сообщает значения, не относящиеся к типам оросительной системы ».
  28. ^ а б Олесон 2000, стр.235
  29. ^ а б Олесон 2000, стр. 234, 270
  30. ^ Олесон 2000, стр. 271f.
  31. ^ Олесон 2000, п. 271
  32. ^ Викандер 2000, п. 396f .; Доннерс, Велькенс и Декерс, 2002 г., п. 11; Уилсон 2002, стр. 7f.
  33. ^ Викандер 1985, п. 160; Викандер 2000, п. 396
  34. ^ Олесон 2000, стр. 234, 269
  35. ^ Олесон 2000, стр. 269−271
  36. ^ Викандер 2000, п. 373f .; Доннерс, Велькенс и Декерс, 2002 г., п. 12
  37. ^ Викандер 2000, п. 375; Доннерс, Велькенс и Декерс, 2002 г., п. 13
  38. ^ Доннерс, Велькенс и Декерс, 2002 г., п. 11; Олесон 2000, п. 236
  39. ^ Викандер 2000, п. 375
  40. ^ Доннерс, Велькенс и Декерс, 2002 г., стр. 12f.
  41. ^ Грин 2000, п. 39
  42. ^ Уилсон 1995, pp. 507f .; Викандер 2000, п. 377; Доннерс, Велькенс и Декерс, 2002 г., п. 13
  43. ^ Де Ребус Беллисис (аноним), глава XVII, текст отредактировал Роберт Айрленд, в: BAR International Series 63, часть 2, с. 34
  44. ^ Викандер 2000, п. 372f .; Уилсон 2002, п. 3
  45. ^ Мерфи 2005
  46. ^ а б Викандер 1985, стр. 155–157
  47. ^ Глик, стр. 178
  48. ^ а б c Роберт, Фридель, Культура совершенствования. MIT Press. Кембридж, Массачусетс. Лондон, Англия. (2007). С. 31–2б.
  49. ^ а б Ховард, Роберт А. (1983). «Грунтовка по водяным колесам». Бюллетень Ассоциации Консервационных Технологий. 15 (3): 26–33. Дои:10.2307/1493973. JSTOR  1493973.
  50. ^ Терри С., Рейнольдс, Сильнее сотни человек; История вертикального водяного колеса. Балтимор; Johns Hopkins University Press, 1983. Роберт, Фридель, Культура совершенствования. MIT Press. Кембридж, Массачусетс. Лондон, Англия. (2007). п. 33.
  51. ^ Роберт, Фридель, Культура совершенствования. MIT Press. Кембридж, Массачусетс. Лондон, Англия. (2007). п. 34
  52. ^ Роберт, Фридель, А Культура совершенствования. MIT Press. Кембридж, Массачусетс. Лондон, Англия. (2007)
  53. ^ Энтони Фицхерберт, Геодезия (Лондон, 1539 г., перепечатано в [Robert Vansitarrt, ed]). Некоторые древние трактаты об управлении земельной собственностью Перепечатано [Лондон, 1767 г.] стр. 92.
  54. ^ Леонардо да Винчи, MS F, 44r, in Манускрипты Леонардо да Винчи, изд Шарль Равассон-Муальен (Париж, 1889 г.), том 4; cf, Мадридский кодекс, т. 1, 69r [Мадридские кодексы], пер. Переписано Ладислао Рети (Нью-Йорк, 1974), т. 4.
  55. ^ Смитон, «Экспериментальное исследование естественной силы воды и ветра для токарных мельниц и других машин, зависящих от кругового движения», Королевское общество, Философские труды Лондонского королевского общества 51 (1759); 124–125
  56. ^ Торричелли, Евангелиста, Опере, изд. Джино Лориа и Джузеппе Вассура (Рим, 1919 г.)
  57. ^ Торричелла, Евангелика, Опере, изд. Джино Лориа и Джузеппе Вассура (Рим, 1919 г.)
  58. ^ https://web.archive.org/web/20191115022315/http://www.history.alberta.ca/energyheritage/energy/hydro-power/hydro-power-from-early-modern-to-the-industrial- age.aspx # page-1
  59. ^ *Невелл, Майк; Уокер (2001). Портлендский бассейн и археология складского помещения на канале. Tameside Metropolitan Borough с Археологический отдел Манчестерского университета. ISBN  978-1-871324-25-9.
  60. ^ Нидхэм, стр. 392
  61. ^ Нидхэм, стр. 370
  62. ^ Мортон, стр. 70
  63. ^ Нидхэм, стр. 158
  64. ^ Рейнольдс, стр. 14
  65. ^ Викандер 2000, п. 400:

    Это также период, когда водяные мельницы начали распространяться за пределы бывшей Империи. В соответствии с Цедрен (Historiarum comppendium), некий Метродорос, который отправился в Индию в ок. 325 г. н.э. «построил водяные мельницы и бани, до тех пор неизвестные среди них [брахманов]».

  66. ^ Пейси, стр. 10
  67. ^ Пейси, стр. 36
  68. ^ Сиддики
  69. ^ аль-Хассани и другие., п. 115
  70. ^ Лукас, Адам (2006), Ветер, вода, работа: древние и средневековые технологии фрезерования, Brill Publishers, п. 26, ISBN  978-90-04-14649-5
  71. ^ Дональд Рутледж Хилл (1996), История инженерной мысли в классические и средневековые времена, Routledge, стр. 145–6, ISBN  978-0-415-15291-4
  72. ^ Лукас, стр. 10
  73. ^ Ахмад И Хасан, Передача исламских технологий на Запад, Часть II: Передача исламской инженерии
  74. ^ Лукас, стр. 11
  75. ^ Холм; смотрите также Машиностроение )
  76. ^ Ахмад и Хасан, Эффект маховика для Сакия.
  77. ^ http://www.h3eindustries.com/How-does-an-Aqualienne%C2%AE-work ? Колесо для груди Aqualienne
  78. ^ Для обсуждения различных типов водяных колес см. Syson, pp. 76–91.
  79. ^ а б c d е «Поплавковый метод оценки расхода». Лесная служба США. Получено 24 февраля 2017.
  80. ^ Michaud, Joy P .; Веренга, Марлиз. «Оценка расхода и ручьев» (PDF). Штат Вашингтон. Получено 24 февраля 2017.
  81. ^ «Расчет гидроэнергетики». Веб-сайт по возобновляемым источникам энергии. Получено 25 февраля 2017.
  82. ^ а б Нагпурвала, Q.H. «Гидравлические турбины». РС. Школа перспективных исследований Рамаяха. п. 44. Получено 25 февраля 2017.
  83. ^ "Скорость головы". Нейтриум. 27 сентября 2012 г.. Получено 25 февраля 2017.
  84. ^ а б "Водяные колеса". Британская гидроэнергетическая ассоциация.
  85. ^ Oewatec
  86. ^ Низкий напор гидро

Библиография

  • Сото Гэри, Водяное колесо. т. 163. No. 4. (Январь, 1994), с. 197
  • аль-Хассани, С.Т.С., Вудкок, Э. и Сауд, Р. (2006) 1001 изобретение: мусульманское наследие в нашем мире, Манчестер: Фонд науки, технологий и цивилизации, ISBN  0-9552426-0-6
  • Аллан. 18 апреля 2008 г. Подводное колесо. Извлекаются из http://www.builditsolar.com/Projects/Hydro/UnderShot/WaterWheel.htm
  • Доннерс, К .; Waelkens, M .; Декерс, Дж. (2002), «Водяные мельницы в районе Сагалассоса: исчезающая древняя технология», Анатолийские исследования, Анатолийские исследования, Vol. 52, 52, стр. 1–17, Дои:10.2307/3643076, JSTOR  3643076
  • Глик, Т.Ф. (1970) Ирригация и общество в средневековой Валенсии, Кембридж, Массачусетс: Belknap Press of Harvard University Press, ISBN  0-674-46675-6
  • Грин, Кевин (2000), «Технологические инновации и экономический прогресс в древнем мире: новый взгляд на М.И. Финли», Обзор экономической истории, 53 (1), стр. 29–59, Дои:10.1111/1468-0289.00151
  • Хилл, Д. (1991) "Машиностроение на Средневековом Ближнем Востоке", Scientific American, 264 (5: May), стр. 100–105.
  • Лукас, А. (2005). «Промышленное фрезерование в древнем и средневековом мире: обзор свидетельств промышленной революции в средневековой Европе». Технологии и культура. 46 (1): 1–30. Дои:10.1353 / тек.2005.0026.
  • Льюис, M.J.T. (1997) Жернов и молот: истоки гидроэнергетики, Университет Халл Пресс, ISBN  0-85958-657-X
  • Мортон, У.С. и Льюис, К. (2005) Китай: его история и культура, 4-е изд., Нью-Йорк: McGraw-Hill, ISBN  0-07-141279-4
  • Мерфи, Дональд (2005), Раскопки мельницы в Киллотеране, графство Уотерфорд в рамках проекта объездной дороги N-25 Уотерфорд (PDF), Estuarine / Аллювиальная археология в Ирландии. На пути к передовой практике, Университетский колледж Дублина и Национальное управление автомобильных дорог
  • Нидхэм, Дж. (1965) Наука и цивилизация в Китае - Vol. 4: Физика и физические технологии - Часть 2: Машиностроение, Издательство Кембриджского университета, ISBN  0-521-05803-1
  • Нюрнбергк, Д. (2005) Wasserräder mit Kropfgerinne: Berechnungsgrundlagen und neue Erkenntnisse, Детмольд: Шефер, ISBN  3-87696-121-1
  • Нюрнбергк, Д. (2007) Wasserräder mit Freihang: Entwurfs- und Berechnungsgrundlagen, Детмольд: Шефер, ISBN  3-87696-122-X
  • Пейси, А. (1991) Технологии в мировой цивилизации: тысячелетняя история, 1-е изд. MIT Press, Кембридж, Массачусетс: MIT, ISBN  0-262-66072-5
  • Олесон, Джон Питер (1984), Греческие и римские механические водоподъемные устройства: история технологии, Университет Торонто Пресс, ISBN  978-90-277-1693-4
  • Quaranta Emanuele, Revelli Roberto (2015), «Рабочие характеристики, потери мощности и оценка механической мощности для водяного колеса для груди», Энергия, Энергия, Эльзевир, 87: 315–325, Дои:10.1016 / j.energy.2015.04.079
  • Олесон, Джон Питер (2000), «Подъем воды», в Викандер, Орджан (ред.), Справочник по древней водной технологии, Технологии и изменения в истории, 2, Leiden: Brill, pp. 217–302, ISBN  978-90-04-11123-3
  • Рейнольдс, Т. (1983) Сильнее сотни человек: история вертикального водяного колеса, Джонс Хопкинс изучает историю технологий: новые серии 7, Балтимор: издательство Университета Джона Хопкинса, ISBN  0-8018-2554-7
  • Шиолер, Торкилд (1973), Римские и исламские водоподъемные колеса, Издательство Университета Оденсе, ISBN  978-87-7492-090-8
  • Шеннон Р. 1997. Разработка водяного колеса. Извлекаются из http://permaculturewest.org.au/ipc6/ch08/shannon/index.html.
  • Сиддики, Иктидар Хусейн (1986). «Гидравлические сооружения и ирригационная система в Индии во времена Великих Моголов». Журнал экономической и социальной истории Востока. 29 (1): 52–77. Дои:10.1163 / 156852086X00036.
  • Сисон, л. (1965) Британские водяные мельницы, Лондон: Бэтсфорд, 176 с.
  • Викандер, Орджан (1985), "Археологические свидетельства ранних водяных мельниц. Промежуточный отчет", История технологий, 10, стр. 151–179
  • Wikander, Örjan (2000), «The Water-Mill», в Wikander, Örjan (ed.), Справочник по древней водной технологии, Технологии и изменения в истории, 2, Leiden: Brill, pp. 371–400, ISBN  978-90-04-11123-3
  • Уилсон, Эндрю (1995), "Гидроэнергетика в Северной Африке и развитие горизонтального водяного колеса", Журнал римской археологии, 8, стр. 499–510
  • Уилсон, Эндрю (2002), «Машины, мощность и древняя экономика», Журнал римских исследований, [Общество содействия римским исследованиям, Cambridge University Press], 92, стр. 1–32, Дои:10.2307/3184857, JSTOR  3184857

внешняя ссылка