Moară de apă: valoarea deschiderii, domeniul de aplicare, dispozitivul și principiul funcționării

Invenția unei moară de apă a fost de mare importanță pentru istoria și dezvoltarea tehnologiei. Primele astfel de structuri au fost utilizate pentru deversarea apei în Roma antică, ulterior au fost folosite pentru producția de făină și pentru alte scopuri industriale.

Istoria invenției

Roata de apă a fost inventată de oameni în vremuri străvechi, datorită cărora un om a primit un motor fiabil și simplu, a cărui aplicare sa extins în fiecare an. În primul secol î.Hr., omul științific roman Vitruvius a descris o astfel de construcție în tratatul său "10 cărți despre arhitectură". Acțiunea sa sa bazat pe rotirea roții de la impactul fluxului de apă asupra lamelor sale. Și prima aplicare practică a acestei descoperiri a fost posibilitatea de a măcinat boabele.

Istoria fabricilor derivă din primele mori, pe care oamenii vechi îi făceau făină. Astfel de dispozitive au fost inițial manuale, apoi au început să folosească puterea fizică a sclavilor sau animalelor care au rotit roata de frezat.

Istoria roții moara de apă a început să folosească de proiectare, forța de mișcare a debitului râului, procesul de măcinare de cereale în făină, iar acest lucru a fost baza pentru crearea primului motor. Mașini antice a evoluat de la dispozitive numite chadufonami care au fost folosite pentru a ridica apa din râu pentru a iriga terenurile și câmpurile de udare. Astfel de dispozitive au fost mai multe găleți, plantate pe janta: în rotație, au fost scufundate în apă, au curățat, și după ridicarea în sus jgheabul răsturnat.

Dispozitivul morilor antice

De-a lungul timpului, oamenii au început să construiască mori de apă și să folosească puterea apei pentru a produce făină. Și în zonele joase, cu debit scăzut al râului, s-au construit baraje pentru a crește presiunea, asigurând astfel un nivel mai ridicat al apei. Pentru a transfera mișcarea pe dispozitivul morii, au fost inventate motoare cu transmisie de angrenaj, care au fost realizate din două roți care atinge jantele.

Folosind un sistem de roți cu diametre diferite, ale căror axe de rotație erau paralele, inventatorii antice au reușit să transfere și să transforme mișcarea, care ar putea fi îndreptată spre binele oamenilor. În plus, roata mai mare ar trebui să facă un număr mai mic de rotații de câte ori diametrul său depășește al doilea, mic. Primele sisteme cu roți dințate au început să fie utilizate acum 2 000 de ani. De atunci, inventatorii și mecanicii au reușit să vină cu mai multe variante de unelte, folosind nu numai 2, ci și mai multe roți.

Dispozitivul morii de apă din epoca antică, descris de Vitruvius, conținea 3 părți principale:

1. Un motor constând dintr-o roată verticală care are palete care se rotesc cu apă.
2. Mecanismul de transmisie este cea de-a doua roată verticală cu dinții (transmisia), care rotește al treilea orizontal, numit unelte.
3. Un mecanism executiv constând din două morte: cel superior este condus de un pinion și montat pe arborele său vertical. Cerealele pentru făină au fost turnate într-o pâlnie situată deasupra pietrei moi.

Roțile de apă au fost instalate în mai multe poziții în raport cu debitul de apă: roțile cu înălțime redusă au fost instalate pe râuri cu o viteză mare de curgere. Cele mai frecvente au fost structurile "suspendate", instalate pe fluxul liber, scufundate în apă de lobii inferiori. Ulterior, au început să fie folosite tipurile de roți de apă medii și superioare de apă.

Eficiența maximă posibilă (randament = 75%) a condus activitatea verhneboynyh sau speciile lichide care este aplicat pe scară largă în dispozitivul „Baydachnogo“ mori plutitoare care trare pe râurile mari: Nipru Kure et al.

Semnificația deschiderii morii a fost că a fost inventat primul mecanism antic, care ulterior putea fi utilizat pentru producția industrială, care a devenit o etapă importantă în istoria dezvoltării tehnologice.

Mediuval hidroconstrucții

Primele mori de apă din Europa, conform datelor istorice, au apărut în timpul domniei lui Charles cel Mare (340 î.Hr.) în Germania și au fost împrumutate de la romani. În același timp, asemenea mecanisme au fost construite și pe râurile Franței, unde până la sfârșitul secolului al XI-lea, exista deja circa 20 mii de mori. În același timp, în Anglia erau deja mai mult de 5500 dintre ei.

Morile de apă în Evul Mediu, au fost distribuite pe scară largă în Europa, acestea au fost utilizate pentru procesarea produselor agricole (făină, ulei vegetal, smectitice) pentru a ridica apa din mină și producția metalurgică. Până la sfârșitul secolului al XVI-lea. existau deja 300 de mii., iar în secolul al 18-lea. -. 500 mii Simultan a existat o îmbunătățire tehnică a creșterii și creșterea puterii (600-2220 cai putere).

Artistul renumit și inventatorul Leonardo da Vinci, în notele sale, a încercat, de asemenea, să vină cu noi modalități de a folosi energia și puterea de apă cu ajutorul roților. El a propus, de exemplu, construirea unui fierăstrău vertical, care a pus în mișcare un curent de apă alimentat de roată, adică procesul a devenit automat. De asemenea, Leonardo a făcut desene de mai multe opțiuni pentru utilizarea structurilor hidraulice: fântâni, metode de golire a mlaștinilor și așa mai departe.

Un exemplu frapant de apă a devenit dispozitiv hidraulic de alimentare instalație de alimentare pentru fântâni arteziene și palate din Versailles, Trianon și Marly (Franța), care a fost construit special pentru baraj p. Seine. Din rezervorul de apă aranjate sub presiunea acționat asupra roților 14 dimensiune nizhneboynyh de 12 m. Au efectuat ascensiunea prin pompa 221 la o înălțime de 162 m la apeductul, din care a intrat în palate și fântâni. În fiecare zi volumul de apă furnizat a fost de 5 mii de metri^3.

Cum funcționează o moară de apă

Designul unei astfel de morte a rămas neschimbat timp de multe secole. Principalul material pentru construcție a fost un copac din care a fost construit hambarul, s-au făcut roți și arbori. Metalul a fost folosit numai în unele detalii: axe, dispozitive de fixare, capse. Ocazional, hambarul a fost ridicat din piatră.

Tipuri de fabrici care utilizează energia apei:

1. Mutovye - au fost construite pe râuri de munte cu un curent rapid. Prin proiectare, ele sunt similare turbinelor moderne: pe roata verticală, lamele au fost făcute într-un unghi față de bază, când fluxul de apă a căzut a existat o rotație din care piatra de moară sa mutat.
2. Roată, în care roata de apă se rotește în sine. Construite două tipuri - cu luptă inferioară și superioară.

La moara cu apa de luptă de sus a venit de la baraj, apoi de-a lungul jgheabului a fost îndreptată spre roată cu cuve, care se rotea sub greutatea sa. Atunci când se folosește o luptă inferioară, se utilizează un model cu lame, care este pus în mișcare când este scufundat într-un curent de apă. Pentru a spori eficiența muncii, sa folosit frecvent un baraj, care împărțea doar o parte a râului, numit boom.

Următoarea figură prezintă o moară de apă din lemn dispozitiv tipic: mișcarea de rotație se extinde de la elementul de acționare inferior (roțile) [6] situat în partea superioară a oalei de turnare (buncăr) [1] pentru jgheabul de cereale și [2] și care alimentează tocilă [3]. Făina rezultată a lovit sertarul [4] și apoi se toarnă într-un coș sau sac [5].

Furajul de cereale a fost ajustat de un dozator, o cutie speciala cu o deschidere care a influentat marimea pietrei de faina. După primire, a fost necesar să se cerceteze printr-un ecran special instalat deasupra pieptului, care oscilează cu un mic mecanism.

Unele mori de apă erau folosite nu numai pentru măcinarea cerealelor, ci și pentru ruperea mei, hrișcă sau ovaz, din care se făcea crupul. Astfel de mașini au fost numite kruporushkami. Întreprinzătorii proprietari au folosit construcții de mori pentru remorci de turnare, pentru îmbrăcarea pânzei de casă, pentru lână de cardare etc.

Construcția de mori în Rusia

În cronici antice ruse, menționarea roților și a morilor de apă datează din secolul al IX-lea. La început au fost folosite exclusiv pentru măcinarea cerealelor, pentru care au fost numite "făină" și "pâine". În 1375, prințul Podolski Korpatovici a acordat o scrisoare către mănăstirea dominicană dreptul de a construi o moară de pâine. Și în 1389, soția printului Dmitri Donskoi, o astfel de clădire a fost luată de voință.

În Veliky Novgorod menționarea în scrisoarea de coajă de mesteacăn a construcției morii datează din secolul al XIV-lea. Analele Pskov din secolul al XVI-lea. vorbim despre construirea unei astfel de structuri pe râul Volkhov, care a atras toată populația locală. A fost construit un baraj care a blocat o parte din râu, dar sa prăbușit din cauza apei mari.

Pe un teren plat, mori de apă din Rusia au fost construite cu o roată de turnare superioară. În secolele 14-15. au început dispozitivele cu bobinaj, în care roata era amplasată orizontal pe un arbore vertical.

Ei au construit astfel de construcții ale unui maestru auto-predat, fără desene sau diagrame. Și nu numai că au copiat clădirile deja construite, dar de fiecare dată și-au adăugat inovațiile la dispozitivul lor. Chiar și în vremea lui Petru cel Mare, stăpânii din țările europene au început să vină în Rusia, care și-au arătat abilitățile și cunoștințele în acest domeniu.

Unul dintre asociații lui Petru, cunoscutul inginer William Genin, care a construit 12 mari fabrici în Ural, a reușit să-și asigure munca de la centralele electrice. Ulterior, energia apei a fost utilizată pe scară largă de către specialiști în construcția de întreprinderi miniere și de prelucrare a metalelor în toată Rusia.

La începutul secolului al XVIII-lea, aproximativ 3 mii de fabrici funcționau pe întreg teritoriul, care a folosit instalații hidraulice pentru funcționarea producției. Acestea erau metalurgice, fabrici de cherestea, hârtie, țesături și alte întreprinderi.

Sistemul cel mai faimos și unic pentru furnizarea de energie și minerit plante metalurgice a fost construită în 1787 ca inginer KD Frolov la mina Zmeinogorsk, care a avut analogii în lume. Acesta a inclus un baraj, structurile de admisie din care are loc apa din canalul deschis galerii subterane (lung de 535 m), la o moară unde structura rotativă fabrica roată. Apoi, apa curge prin canalul următoare a minereului subteran de ridicare mașină gidrokolesu din mină, apoi - al treilea și al patrulea. După ce a apărut prin tunel mai mare de 1 km înapoi în râu în aval de baraj, calea totală mai mare de 2 km, cel mai mare diametru al roții - 17 m Toate structurile au fost construite din materiale locale lut, lemn, piatră și fier.. Complexul a lucrat cu succes de mai bine de 100 de ani, dar până în prezent a fost păstrat doar barajul minei Zmeinogorski.

Cercetarea în domeniul hidraulicii a fost condusă de faimosul om de știință MV Lomonosov, care și-a întruchipat ideile științifice în practică, participând la crearea unei fabrici de sticlă colorată bazată pe funcționarea unei instalații hidraulice cu trei roți. Lucrările altor doi academicieni ruși, D. Bernoulli și L. Euler, au dobândit o importanță mondială în folosirea legilor hidrodinamicii și ingineriei hidrotehnice și au pus bazele teoretice pentru aceste științe.

Utilizarea apei în est

Utilizarea roților de apă în China a fost descrisă pentru prima dată în detaliu în cartea lui Sunn Incin din 1637. Acesta descrie în detaliu cum să le folosim pentru producția metalurgică. Desenele chinezești erau de obicei orizontale, dar capacitatea lor era suficient de mare pentru a produce făină și metal.

Utilizarea energiei apei a fost lansată pentru prima dată în anii `30. n. e., după inventarea unui mecanism oficial reciproc chinez bazat pe roți de apă.

În China antică au fost construite câteva sute de mori, de-a lungul râurilor, dar în secolul al X-lea, Guvernul a început să le interzică din cauza obstrucționării navigației fluviale. Construcția fabricilor a crescut treptat în țările vecine: Japonia și India, în Tibet.

Roți pentru alimentarea cu apă în țările islamice

Țările din est, în care oamenii mărturisesc religia islamică, sunt în cea mai mare parte un teritoriu cu un climat foarte cald. Din cele mai vechi timpuri, alimentarea regulată cu apă a fost foarte importantă. Au fost construite apeducte pentru a aproviziona orașele și pentru a le ridica din râu au fost construite mori, pe care ei le-au numit "noria".

Potrivit istoricilor, primele astfel de structuri au fost construite acum 5 000 de ani în Siria și în alte țări. Pe râul Orontes, una dintre cele mai full-curge în țară, construirea de ascensoare a fost pe scară largă în formă de roți uriașe de mori de apă, care sunt numeroase lame au scos apă și alimentat l la apeductul.

Un exemplu frapant al unei asemenea structuri sunt mormintele supraviețuitoare ale orașului Khama, datând din secolul al XIII-lea. Acestea continuă să funcționeze până acum, fiind atât o decorare, cât și un punct de reper al orașului.

Utilizarea energiei hidroelectrice în diferite industrii

În plus față de producția de făină, sfera de aplicare a fabricilor de apă a fost extinsă la astfel de tipuri de producții:

• pentru recuperarea și alimentarea cu apă a culturilor în câmpuri;
• cherestea, în care energia apei a fost folosită pentru prelucrarea lemnului;
• metalurgie și prelucrarea metalelor;
• în industria minieră pentru prelucrarea pietrelor sau a altor roci;
• în fabricație de țesături și lână;
• pentru ridicarea apei din mine, etc.

Unul dintre cele mai vechi exemple de utilizare a forței de apă - o fabrică de cherestea în Hierapolis (Turcia), mecanismele sale au fost descoperite în timpul săpăturilor și datează din secolul al VI-lea. n. e.

În unele țări europene arheologii au descoperit rămășițe ale vechilor mori din Roma antică care au fost folosite pentru a zdrobi cuarțul cu conținut de aur extras în mine.

Cel mai mare complex, folosind puterea apei, a fost construit, în conformitate cu datele istorice, în secolul al 1-lea. în sudul Franței sub numele Barbegal, care a găsit 16 waterwheels, surse de alimentare la 16 mori de făină, oferind astfel, pâine orașul de alertă în apropiere. În fiecare zi au fost produse 4,5 tone de făină.

Complexul de morărit similar pe dealul Yanikul furnizat în secolul al III-lea. orașul Roma, care a fost apreciat de împăratul Aurelian.

Crearea unei structuri de apă cu mâinile tale

Un astfel de element arhitectural, cum ar fi roata de apă, a câștigat popularitate împreună cu bazine, cascade sau fântâni. Desigur, astfel de facilități îndeplinesc o funcție decorativă, nu una practică. Fiecare proprietar care are abilități de lucru cu piese de lemn va putea construi o moară de apă singur.

Dimensiunea roții este recomandată pentru a alege un minim de 1,5 m, dar nu mai mult de 10 m, care depinde de zona site-ului. Moara este de asemenea aleasă în funcție de scopul său viitor: o clădire pentru depozitarea inventarului, o zonă de joacă pentru copii, decorarea teritoriului.

Producția de piese:

• ca bază pentru roata de apă, poți lua o bicicletă sau ai scos din lemn, la care sunt atașate lamele - în centrul ei trebuie să existe o țeavă în jurul căreia are loc rotația;
• Produsul finit este atașat la rulmenți pe 2 suporturi care le fac o grindă de stejar, un colț de metal, o cărămidă;
• În partea superioară a roții trebuie să se potrivească un canal de-a lungul căruia apa curge pe lamele, este furnizată fie dintr-un furtun cu pompă, fie vine după ploaie;
• se recomandă prelucrarea tuturor detaliilor pentru prelungirea duratei de viață: vopsire din lemn - vopsită, vopsea metalică împotriva coroziunii;
• pentru a devia apa, așeza canale în direcția paturilor sau în alt container;
• în etapa finală clădirea este decorată cu elemente decorative.

Dispozitivul de pe țărmul morii decorative de apă va fi o minunată estetică adăugare a peisajului.

Renumele mori istorice

Cea mai mare moara de apă de operare „Lady Isabella“ este situat în apropiere de satul Lexi Isle of Man din Marea Irlandei. Această clădire a fost construită în 1854 de către inginerul autodidact Robert Kazementom după soția guvernatorului general locale, precum și în scopul construcției sale a fost pompat apă subterană din minele locale pentru extracția de minerale (zinc, plumb, etc.).

Special canale au fost puse pe ele apă din râurile de munte trec prin pod și a fost prezentat pentru rotirea unui diametrul roților de 22 m, care este în continuare considerat cel mai redutabil din lume, astfel că este popular printre turisti pentru mai mulți ani.

Una dintre atracțiile originale ale Franței - o moară veche de apă, situată în apropierea orașului Vernon (Franța). Unicitatea sa se datorează faptului că se sprijină pe doi piloni ai unui pod de piatră vechi, care a legat odată malurile Senei. Data exactă a construcției sale este necunoscută, însă, potrivit unor surse, ea a fost ridicată în timpul confruntării cu Richard the Lionheart și a avut o importanță strategică. În 1883 a fost imortalizată de faimosul artist Claude Monet într-una din pânzele sale.

Crearea unei mori de apă este un reper important în istoria dezvoltării tehnologiei, deoarece este considerat a fi primul desen sau model, care ar putea fi utilizate în scopuri diferite pentru procesarea produselor agricole și alte, ca un prim pas spre producția de mașini din lume.