Μηχανική Waterwheel

Waterwheel, μηχανική συσκευή για την αξιοποίηση της ενέργειας τρεχούμενου ή πέφτοντας νερού μέσω ενός σετ κουπιών τοποθετημένων γύρω από έναν τροχό. Η δύναμη του κινούμενου νερού ασκείται πάνω στα κουπιά, και η επακόλουθη περιστροφή του τροχού μεταδίδεται σε μηχανήματα μέσω του άξονα του τροχού. Ο υδάτινος τροχός ήταν ίσως η πρώτη πηγή μηχανικής ενέργειας που αντικατέστησε εκείνη των ανθρώπων και των ζώων και χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά για εργασίες όπως η ανύψωση νερού, η πλήρωση υφάσματος και η άλεση σιτηρών.

μετατροπή ενέργειας: Waterwheels

Οι παλαιότερες μηχανές ήταν υδάτινοι τροχοί, που χρησιμοποιήθηκαν για την άλεση σιτηρών. Στη συνέχεια υιοθετήθηκαν για να οδηγούν πριονιστήρια και αντλίες, για να παρέχουν

Ακολουθεί μια σύντομη επεξεργασία των υδρόβιων τροχών. Για πλήρη επεξεργασία, δείτε μετατροπή ενέργειας: Waterwheels.

Ο συνδυασμός του υδάτινου τροχού και της σχέσης μετάδοσης, που συχνά περιλαμβάνει την ταχύτητα, ήταν από τον Μεσαίωνα που συνήθως χαρακτηριζόταν μύλος. Από τους τρεις διαφορετικούς τύπους μύλων νερού, ο απλούστερος και πιθανώς ο πρώτος ήταν ένας κατακόρυφος τροχός με κουπιά πάνω στα οποία δρούσε η δύναμη του ρεύματος. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε ο οριζόντιος τροχός για την οδήγηση μιας μυλόπετρας μέσω ενός κατακόρυφου άξονα συνδεδεμένου απευθείας στον τροχό. Τρίτον ήταν ο οδοντωτός μύλος που οδηγούσε από έναν κάθετο τροχό με έναν οριζόντιο άξονα. Αυτό απαιτούσε περισσότερες γνώσεις και δεξιότητες μηχανικής από τις δύο πρώτες, αλλά είχε πολύ μεγαλύτερες δυνατότητες. Οι κάθετοι υδάτινοι τροχοί διακρίθηκαν επίσης από τη θέση της επαφής του νερού με τον τροχό: πρώτον, ο κάτω τροχός. Δεύτερον, ο τροχός του μαστού? και τρίτον, ο τροχός υπέρβασης. Αυτοί οι υδάτινοι τροχοί χρησιμοποίησαν γενικά την ενέργεια των κινούμενων ρευμάτων, αλλά οι παλιρροιακοί μύλοι εμφανίστηκαν επίσης τον 11ο αιώνα.

Κάθε τύπος μύλου είχε τα ιδιαίτερα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματά του. Σχετικά λίγα είναι γνωστά για την ανάπτυξή τους πριν από τον Μεσαίωνα, αλλά ορισμένα από τα χαρακτηριστικά τους υποδηλώνουν μια σειρά εμφάνισης στο πλαίσιο της πολυπλοκότητας της κατασκευής και των δυνατοτήτων χρήσης.

Ο απλός κάθετος τροχός απαιτούσε λίγη επιπλέον δομή, αλλά η δύναμη και ο ρυθμός απογείωσης ισχύος εξαρτώνταν από τα χαρακτηριστικά ροής και τη διάμετρο του τροχού. Δεδομένου ότι δεν υπήρχε αλλαγή κατεύθυνσης ισχύος, αυτός ο τροχός αποδείχθηκε πιο χρήσιμος στην άντληση νερού, χρησιμοποιώντας, για παράδειγμα, μια σειρά από γλάστρες που λειτουργούσαν από μια αλυσίδα.

Ο μύλος οριζόντιου τροχού (μερικές φορές ονομάζεται Νορβηγικός ή Ελληνικός μύλος) απαιτούσε επίσης μικρή βοηθητική κατασκευή, αλλά ήταν κατάλληλος για λείανση, επειδή ο άνω μύλος ήταν στερεωμένος στον κάθετο άξονα. Ο μύλος, ωστόσο, μπορούσε να χρησιμοποιηθεί μόνο όταν η ροή ρεύματος ήταν κατάλληλη για άλεση.

Ο γραναζωτός μύλος κάθετου τροχού ήταν πιο ευέλικτος. Η κατασκευή ήταν σχετικά απλή αν ο τροχός ήταν κάτω από το είδος, επειδή τα κουπιά των τροχών θα μπορούσαν απλά να βυθιστούν στη ροή του ρεύματος, είτε πρόκειται για ποτάμι, παλίρροια ή τεχνητό μύλο. Ένας millwright θα μπορούσε να επιλέξει την αναλογία γραναζιού του για να ταιριάζει με την κατανάλωση ισχύος με το ρυθμό ροής ρεύματος και ο τροχός θα μπορούσε να τοποθετηθεί σε μια καμάρα γέφυρας ή σε μια φορτηγίδα αγκυρωμένη στο μέσο. Ο Βιτρούβιος περιέγραψε τον πρώτο γρανάζι κάθετου τροχού για τον οποίο έχουμε καλά στοιχεία. Αυτός ο μύλος έχει επίσης μεγάλη σημασία επειδή ήταν η πρώτη εφαρμογή εργαλείων που χρησιμοποίησε άλλα από τη μυϊκή δύναμη. Αυτός ο μύλος είχε ένα κάτω τροχό και, σε αντίθεση με το στήθος ή τους τροχούς υπέρβασης, δεν έκανε χρήση του βάρους της πτώσης του νερού.

Οι μύλοι με οδοντωτό στήθος και τροχούς υπερκάλυψης απαιτούσαν περισσότερη βοηθητική κατασκευή, αλλά επέτρεψαν την πιο γενικευμένη εκμετάλλευση της διαθέσιμης ισχύος νερού. Ένα σημαντικό πρόβλημα κατασκευής ήταν ο εντοπισμός ενός μύλου όπου η πτώση του νερού θα ταιριάζει στην επιθυμητή διάμετρο του τροχού. Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί είτε ένα μεγάλο χιλιόμετρο από ανάντη είτε ένα φράγμα.

Λίγα είναι γνωστά για τις λεπτομέρειες της εξέλιξης του ελαιοτριβείου μεταξύ της εποχής του Βιτρούβιου και του 12ου αιώνα. Μια εξαιρετική εγκατάσταση ήταν ο μύλος σιτηρών στο Barbegal, κοντά στην Αρλ της Γαλλίας, ο οποίος είχε 16 αλυσοειδείς τροχούς υπερχείλισης, διαμέτρου 7 ποδιών (2 μέτρα), με ξύλινα γρανάζια. Εκτιμάται ότι αυτός ο μύλος θα μπορούσε να καλύψει τις ανάγκες ενός πληθυσμού 80.000.

Ακόμα κι αν ο εξαιρετικά προσαρμόσιμος, μειωμένος μύλος, με τις ευρέως διαφοροποιημένες συνθήκες ροής ροής, χρησιμοποιήθηκε στη Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία, ιστορικά στοιχεία δείχνουν ότι οι πιο δραματικές βιομηχανικές συνέπειές του συνέβησαν κατά τον Μεσαίωνα στη Δυτική Ευρώπη. Μετά τον 13ο αιώνα, ο στροβιλοφόρος τροχός φαίνεται να έχει γίνει πιο συνηθισμένος από τον τροχό κάτω.

Ο μειωμένος μύλος του Μεσαίωνα ήταν στην πραγματικότητα ένας γενικός μηχανισμός για την αξιοποίηση της εξουσίας. Η ισχύς από έναν μύλο με άλογα ή με βοοειδή ήταν μικρή σε σύγκριση με εκείνη από τους υδραυλικούς τροχούς, οι οποίοι παρήγαγαν συνήθως δύο έως πέντε ίππους.