Voda: vrednost odprtosti, obseg, naprava in načelo delovanja

Izum vodnega mlina je bil zelo pomemben za zgodovino in razvoj tehnologije. Prve takšne strukture so bile uporabljene za prelivanje vode v starodavnem Rimu, kasneje pa so bile uporabljene za proizvodnjo moke in za druge industrijske namene.

Zgodovina izuma

Vodno kolo so ljudje izumili v antičnih časih, zaradi česar je človek dobil zanesljiv in enostaven motor, katerega uporaba se vsako leto širi. V prvem stoletju pred našim štetjem je rimski znanstvenik Vitruvius opisal takšno konstrukcijo v svoji razpravi »10 knjig o arhitekturi«. Njeno delovanje je temeljilo na vrtenju kolesa od udarca vode na njenih lopaticah. In prva praktična uporaba tega odkritja je bila možnost mletja zrn.

Zgodovina mlinov izhaja iz prvih mlinov, ki so jih stari ljudje uporabili za moko. Takšne naprave so bile sprva ročne, nato pa začele uporabljati fizično moč sužnjev ali živali, ki so zavrtele mletje.

Zgodovina voda mlinskim kolesom je začel uporabljati obliko, gonilno silo rečnega toka, postopek za mletje žita v moko, in to je osnova za oblikovanje prvega motorja. Starodavni stroji so izvirali iz napajalnih naprav, imenovane Chaduphons, ki so se uporabljali za zbiranje vode iz reke, da bi namakali zemljo in polja. Take naprave so več vedra, posajene na platišču: pri vrtenju so potopljene v vodi, je nepotrebno, in po dvigovanju korita obrnjeno.

Naprava starodavnih mlina

Sčasoma so ljudje začeli graditi mlinove vode in uporabljati moč vode za proizvodnjo moke. In v nižinskih območjih z nizkim pretokom reke so bili zgrajeni jezovi za povečanje tlaka, s čimer se zagotavlja višja raven vode. Za prenos gibanja na napravo v mlinu so bili izumljeni motorji z menjalnikom, ki so bili narejeni iz dveh koles, ki se dotikajo platišča.

Z uporabo sistema koles z različnimi premeri, katerih osi rotacije so bile vzporedne, so lahko stari izumitelji prenesli in preoblikovali gibanje, ki bi ga lahko usmerjali v korist ljudi. Poleg tega mora večje kolo narediti manjše število vrtljajev toliko, kolikor premer presega drugo, majhno. Prvi kolesni sistemi so začeli uporabljati pred 2.000 leti. Od takrat so izumitelji in mehaniki lahko prišli do številnih variant orodij, pri čemer uporabljajo ne samo 2, temveč tudi več koles.

Naprava vodnega mlina antične dobe, ki jo je opisal Vitruvius, je vseboval 3 glavne dele:

1. Motor, sestavljen iz navpičnega kolesa z lopaticami, ki se vrtijo z vodo.
2. Prenosni mehanizem je drugo navpično kolo z zobmi (prenos), ki vrti tretjo vodoravno, imenovanega zobnika.
3. Izvedbeni mehanizem, ki je sestavljen iz dveh mlinov: zgornji poganja zobnik in nameščen na njeni vertikalni gredi. Zrno za moko smo vlili v lijak nad zgornjo mlinsko kamnino.

Vodna kolesa so bila nameščena na več položajih glede na tok vode: na rekah z visoko pretočno hitrostjo so bili nameščeni nizko ležajni kolesi. Najpogostejše so bile "vzmetene" strukture, nameščene na prostem toku, ki so jih v vodo potopili spodnji deli. Kasneje se je začelo uporabljati srednje težka in zgornja voda vodnih koles.

Največji možni izkoristek (izkoristek = 75%) dobimo z delom verhneboynyh ali tekoče vrste, ki se široko uporabljajo v napravi "Baydachnogo" plavajočih mlinov da pomnožena na velikih rekah: Dneper Kure sod.

Pomembnost odpiranja vodne mlinice je bila, da je bil izumljen prvi starinski mehanizem, ki ga je kasneje mogoče uporabiti za industrijsko proizvodnjo, kar je postalo pomemben korak v zgodovini tehnološkega razvoja.

Srednjeveške hidrokonstrukcije

Prvi vodni mlini v Evropi so po zgodovinskih podatkih nastali v času vladavine Charlesa Velikega (340 AD) v Nemčiji in so jih izposodili od Rimljanov. Hkrati so bili taki mehanizmi zgrajeni tudi na francoskih rekah, kjer je do konca 11. stoletja, že je bilo okoli 20 tisoč mlinov. Istočasno je v Angliji že več kot 5.500.

Vodni mlini v srednjem veku, so bili široko razširjeni po vsej Evropi, so bili uporabljeni za predelavo kmetijskih proizvodov (moka, rastlinsko olje, smektitna) za dvigovanje vode iz rudnika in metalurške proizvodnje. Do konca 16. stoletja. že šteje že 300 tisoč in v 18. stoletju. - 500 tisoč Hkrati je potekalo tehnično izboljšanje in povečala moč (od 600 do 2220 konjskih moči).

Slavni umetnik in izumitelj Leonardo da Vinci je v svojih zapiskah poskušal najti nove načine za uporabo energije in vodne energije s pomočjo koles. Predlagal je, na primer, konstrukcijo vertikalne žage, ki je sprožila tok vode, ki je bila napolnjena s kolesom, tj. Postopek se je avtomatiziral. Prav tako je Leonardo izdelal risbe več možnosti za uporabo hidravličnih konstrukcij: fontane, metode odtekanja močvirja in tako naprej.

Presenetljiva primer voda postala hidravlični elektrarna Polnilni Naprava za vodometi in palače v Versaillesu, Trianon in Marly (Francija), ki je posebej zgrajen za jez str. Seine. Iz vodni rezervoar razporejen pod pritiskom delovala na kolesih 14 velikostnih nizhneboynyh 12 m. Opravili so svoje podlaga skozi črpalko 221 do višine 162 m od vodovoda, iz katere je prišla v palače in fontane. Vsak dan je količina dobavljene vode znašala 5 tisoč metrov^3.

Kako deluje mlin za vodo

Oblikovanje takega mlina ostane nespremenjeno več stoletij. Glavni material za gradnjo je bilo drevo, iz katerega je bila zgrajena skednja, izdelana so bila kolesa in gredi. Kovina je bila uporabljena le v nekaterih podrobnostih: osi, zadrge, sponke. Občasno je bil skedenj postavljen iz kamna.

Vrste mlinov, ki uporabljajo vodno energijo:

1. Mutovye - so bile zgrajene na gorskih rekah s hitrim tokom. Z zasnovo, ki so podobne moderne turbine: vertikalni rezilo kolo postavil pod kotom na podlago, ko pade na pretok vode je prišlo do rotacije, ki je šla mlinski kamni gibanja.
2. Kolo, v katerem se je vodno kolo vrtelo. Zgradili sta dve vrsti - z nižjim in zgornjim bojom.

V mlinu z zgornjo bojno vodo je prišel od jezu, nato pa je bil po žlebu usmerjen na kolo s kivetami, ki so se vrtele pod svojo težo. Pri uporabi spodnjega bojišča se uporablja zasnova z rezili, ki se premikajo, ko se potopi v vodni tok. Da bi povečali učinkovitost dela, je bil pogosto uporabljen jez, ki je delil le del reke, imenovano boom.

Naslednja slika prikazuje tipičen naprave lesenega mlina: vrtilno gibanje poteka od spodnjega aktuatorja (kolesa) [6] nahaja na vrhu livarske (lijak) [1] za jaška zrn in [2], in s polnjenjem v brusi [3]. Nastala moko je padla v pladenj [4], nato pa se prelila v prsni koš ali vrečo [5].

Zrna je bila nastavljena z razpršilnikom, posebno škatlo z odprtino, ki je vplivala na velikost mletja moke. Po prejemu je bilo potrebno presejati skozi poseben zaslon, nameščen nad prsnim košem, ki je nihal z majhnim mehanizmom.

Nekateri vodni mlini so bili uporabljeni ne le za mletje zrnja, temveč tudi za odtrganje proso, ajde ali ovsa, iz katerega je bil izdelan košček. Takšni stroji so bili imenovani kruporushkami. Podjetniške lastnike so uporabile mlinske konstrukcije za vlivanje vlečnic, za polnjenje domače tkanine, za mikanje volne itd.

Gradnja mlinov v Rusiji

V starodavnih ruskih kronikah omemba vodnih koles in mlinov sega v 9. stoletje. Sprva so jih uporabljali izključno za mletje zrnja, za kar so jih imenovali "moko" in "kruh". Leta 1375 je princ Podolsky Korpatovich pismu Dominikanski samostani podelil pravico zgraditi krušni mlin. In leta 1389, žena princa Dmitrija Donskega, je bila taka stavba zavrnjena.

V Velikem Novgorodu omemba v brezvirskem pismu o izgradnji mlina je bila v 14. stoletju. Pskovske anali iz 16. stoletja. govoriti o gradnji take strukture na reki Volkhov, ki je pritegnila celotno lokalno prebivalstvo. Jama je bila zgrajena, da je blokirala del reke, vendar se je zaradi visoke vode zrušila.

Na ravnem terenu so bili vodni mlini v Rusiji zgrajeni z zgornjim kolesom. V 14-15 stoletjih. začeli vrteti naprave, v katerih je bilo kolo nameščeno vodoravno na navpični gredi.

Gradili so takšne konstrukcije samostojnega učitelja brez risb ali diagramov. In ne samo kopirali že zgrajene stavbe, ampak vsakič dodali svoje inovacije v svojo napravo. Tudi v času Petra Velikega so mojstri iz evropskih držav začeli prihajati v Rusijo, ki so pokazali svoje znanje in spretnosti na tem področju.

Eden od Peterovih sodelavcev, znanega inženirja Williama Genina, ki je zgradil 12 velikih rastlin na Uralu, je lahko zagotovil svoje delo iz hidravličnih elektrarn. Kasneje se je energija vode pogosto uporabljala strokovnjaki za gradnjo rudarskih in kovinarskih podjetij po vsej Rusiji.

V začetku 18. stoletja je na celotnem ozemlju delovalo okrog 3000 tovarn, ki so uporabljale hidravlične instalacije za delovanje proizvodnje. To so bile metalurške, žagarske, papirne, tkalske in druge družbe.

Najbolj znan in edinstven sistem za zagotavljanje energetske rudarjenja in metalurške tovarne je bila zgrajena leta 1787 kot inženir KD Frolov v rudniku Zmeinogorsk, ki ni imela analogi na svetu. To vključen jez, dotok strukture, iz katerih se voda, ki so v podzemnih rovov odprtega kanala (dolg 535 m) mlina, kjer vrteče se kolo žaga strukturo. Nato voda tekla skozi kanal do naslednjega podzemni gidrokolesu stroj za dviganje rude iz jame, nato - tretji in četrti. Potem ko se je izkazalo skozi predor daljši od 1 km nazaj v reko dolvodno od jezu, njegova skupna pot več kot 2 km, največji premer kolesa - 17 m Vsi objekti so bili zgrajeni iz lokalnih materialov, gline, lesa, kamna in železa.. Kompleksno je uspešno delal že več kot 100 let, vendar je do danes ohranjen le jez jezja Zmeinogorsky.

Raziskave s področja hidravlike je vodil tudi znan znanstvenik MV Lomonosov, ki je v praksi uresničil svoje znanstvene ideje in sodeloval pri ustvarjanju barvne steklene naprave, ki temelji na delovanju hidravlične naprave s tremi kolesi. Dela dveh drugih ruskih akademikov, D. Bernoulli in L. Eulerja sta pridobila svetovni pomen pri uporabi zakonov hidrodinamike in hidravličnega inženirstva ter postavila teoretično podlago za te vede.

Uporaba vode na vzhodu

Uporaba vodnih koles na Kitajskem je bila najprej podrobneje opisana v knjigi Sunna Incina leta 1637. Podrobno opisuje, kako jih uporabiti za metalurško proizvodnjo. Kitajski modeli so bili običajno horizontalni, vendar so bili dovolj zmogljivi za proizvodnjo moke in kovine.

Uporaba vodne energije se je prvič začela v 30-ih letih prejšnjega stoletja. n. e., po izumu kitajskega uradnega izmeničnega mehanizma, ki temelji na vodnih kolesih.

V starodavni Kitajski je bilo po rekah zgrajenih več sto stebrov, a v 10. stoletju, Vlada jih je začela prepovedati zaradi oviranja rečne plovbe. Gradnja mlinov se je postopoma razširila v sosednjih državah: na Japonskem in v Indiji, v Tibetu.

Kolesa za oskrbo z vodo v državah islama

Države Vzhoda, v katerih ljudje izgovarjajo islamsko vero, so večinoma ozemlje z zelo vročim podnebjem. Od davnih časov je bila redna oskrba z vodo zelo pomembna. Akvadukti so bili zgrajeni za oskrbo z vodo v mestih in za dviganje iz reke, zgrajene so bile mline, ki so jih imenovale "noria".

Po mnenju zgodovinarjev so bile prve takšne strukture zgrajene pred 5 000 leti v Siriji in drugih državah. Na reki Orontes, eden od najbolj polno teče v državi, je bila izgradnja dvigala razširjena v obliki velikih koles mlinov, ki so številni rezila potegnil vodo in jo dovaja v vodovod.

Presenetljiv primer takšne strukture so preživele grobnice mesta Khama, ki segajo v 13. stoletje. Še naprej delajo, saj so tako dekoracija kot znamenitost mesta.

Uporaba hidroelektrarne v različnih panogah

Poleg proizvodnje moke se je obseg vodnih mlina razširil tudi na take vrste produkcij:

• za predelavo in oskrbo z vodo na poljščinah;
• žaga, v kateri je bila porabljena energija vode za obdelavo lesa;
• metalurgija in obdelava kovin;
• v rudarski industriji za predelavo kamnin ali drugih kamnin;
• v tkalskih in volnenih izdelkih;
• za dviganje vode iz rudnika itd.

Eden najstarejših primerov uporabe vodne sile - žagarice v Hierapolisu (Turčija), so bili mehanizmi odkriti med izkopavanji in datirani v 6. stoletje. n. e.

V nekaterih evropskih državah so arheologi odkrili ostanke starih mlinov v starem Rimu, ki so bili uporabljeni za drobljenje kremena z vsebnostjo zlata, miniranimi v rudnikih.

Največji kompleks, ki uporablja moč vode, je bil zgrajen po zgodovinskih podatkih v 1. stoletju. na jugu Francije pod imenom Barbegal, v katerem je bilo nameščenih 16 vodnih koles, opremljenih s 16 mlinskimi mlinčki, s čimer je zagotovil kruh v bližnjem mestu Alert. Vsak dan je bilo tu proizvedeno 4,5 tone moke.

Podoben mlinski kompleks na hribu Yanikul je dobavljen v 3. stoletju. mesto Rim, ki ga je cenil cesar Aurelian.

Ustvarjanje vodne strukture z lastnimi rokami

Tak arhitekturni element kot vodno kolo je postal priljubljen z bazeni, kaskadami ali fontanami. Seveda takšne naprave izvajajo dekorativno in ne praktično funkcijo. Vsak lastnik, ki ima spretnosti dela z lesenimi deli, bo lahko sam zgradil vodo.

Velikost kolesa je priporočljivo izbrati najmanj 1,5 m, vendar ne več kot 10 m, kar je odvisno od površine mesta. Mlinska hiša se izbere tudi v skladu z njenim prihodnjim namenom: zgradbo za shranjevanje inventarja, igrišče za otroke, dekoracijo ozemlja.

Proizvodnja delov:

• kot osnovo za vodno kolo lahko vzamete kolo ali izlijete iz lesa, na katerega so pritrjene lopatice - v središču mora biti cev, okoli katere se vrti;
• Končni izdelek je pritrjen na ležaje na dveh nosilcih, ki so njihova hrastova žica, kovinski kotiček, opeka;
• Na zgornji del kolesa mora biti nameščen kanal, vzdolž katerega voda teče na rezila, ki jo dobite bodisi iz cevi s črpalko bodisi pride po dežju;
• priporočamo, da se obdelajo vsi podatki za podaljšanje delovne dobe: lesno lakirani, kovinski - barve proti koroziji;
• preusmeriti vodo, položiti kanale v smeri postelj ali v drugo posodo;
• v zaključni fazi je stavba okrašena z dekorativnimi elementi.

Naprava na deželi dekorativnega vodnega mlina bo čudovit estetski dodatek krajini.

Znani zgodovinski mlini

Največja operativna vodna mlin, Lady Isabella, se nahaja v bližini vasi Lexi na otoku Man v Irskem morju. Ta stavba je bila zgrajena leta 1854, ki ga samouk inženir Robert Kazementom po ženo lokalnega generalni guverner, in namen gradnje je bilo načrpane podzemne vode iz lokalnih rudnikih za pridobivanje mineralov (cink, svinec, itd).

Posebej so kanali iz njih vodo iz gorske reke skozi mostu in je bil predložen za obračanje premerom koles za 22 m, kar je še vedno velja za najbolj mogočna na svetu, tako da je priljubljen med turisti že več let.

Eden od prvotnih znamenitosti Francije - vodnega starega mlina, ki se nahaja v bližini mesta Vernon (Francija). Njegova edinstvenost leži v dejstvu, da leži na dveh stebrih starodavnega kamnitega mostu, ki je nekoč povezala obrežja Seine. Točen datum njene izgradnje ni znan, vendar je po nekaterih virih postavljen med konfrontacijo z Richardom Lionheartom in je bil strateškega pomena. Leta 1883 ga je slavil umetnik Claude Monet v enem od njegovih platen.

Ustvarjanje mlin vode je pomemben mejnik v zgodovini razvoja tehnologije, saj se šteje, da je prva oblika, ki se lahko uporabljajo za različne namene, za predelavo kmetijskih in drugih proizvodov, kot prvi korak v proizvodnji strojev na svetu.