Su değirmeni: keşif değeri, kapsamı, cihazı ve çalışma prensibi

2024 Yazar: Henry Conors | [email protected]. Son düzenleme: 2024-02-12 14:07

Su değirmeninin icadı, teknolojinin tarihi ve gelişimi için büyük önem taşıyordu. Bu tür yapılar ilk olarak antik Roma'da suyu taşmak için kullanılmış, daha sonra un elde etmek ve diğer endüstriyel amaçlar için kullanılmaya başlanmıştır.

İcat Hikayesi

Su çarkı, eski zamanlarda insanlar tarafından icat edildi, bu sayede bir kişi, kullanımı her yıl genişleyen güvenilir ve basit bir motor aldı. MÖ 1. yüzyılın başlarında, Romalı bilim adamı Vitruvius, "Mimarlık Üzerine 10 Kitap" adlı tezinde böyle bir yapıyı tanımladı. Eylemi, su akışının bıçakları üzerindeki etkisinden tekerleğin dönmesine dayanıyordu. Ve bu keşfin ilk pratik uygulaması, tahıl öğütme olasılığıydı.

Değirmenlerin tarihi, eski insanların un elde etmek için kullandıkları ilk değirmen taşlarına kadar uzanır. Bu tür cihazlar önceleri manuel iken, daha sonra kölelerin veya un çarkını çeviren hayvanların fiziksel gücünü kullanmaya başladılar.

Su değirmeninin tarihi, bir nehir akışının gücüyle hareket eden bir çark tasarımının kullanılmasıyla başladı.tahılı un haline getirme süreci ve bunun temeli ilk motorun yaratılmasıydı. Eski makineler, arazileri ve tarlaları sulamak için bir nehirden su yükseltmek için kullanılan chadufon adı verilen sulama cihazlarından evrimleşmiştir. Bu tür cihazlar, bir çember üzerine monte edilmiş birkaç kepçeden oluşuyordu: döndürme sırasında suya daldırıldılar, kepçe aldılar ve yukarı kaldırdıktan sonra onu bir oluğa çevirdiler.

Eski yel değirmenlerinin düzenlenmesi

Zamanla insanlar su değirmenleri kurmaya ve suyun gücünü un üretmek için kullanmaya başladılar. Ayrıca düz alanlarda, akarsuların akış hızının düşük olduğu barajlar, basıncı artıracak ve böylece su seviyesinin yükselmesini sağlayacak şekilde düzenlenmiştir. Hareketi değirmen cihazına iletmek için, jantlarla temas halinde iki tekerlekten yapılmış dişli motorlar icat edildi.

Dönme eksenleri paralel olan farklı çaplarda bir tekerlek sistemi kullanarak, eski mucitler, insanların yararına yönlendirilebilecek hareketi aktarmayı ve dönüştürmeyi başardılar. Ayrıca, daha büyük tekerlek, çapı ikinci küçük olanı aştığında daha az devir yapmalıdır. İlk tekerlek dişli sistemleri 2 bin yıl önce kullanılmaya başlandı. O zamandan beri, mucitler ve mekanikçiler, yalnızca 2 değil, daha fazla tekerlek kullanarak birçok dişli varyasyonu bulabildiler.

Antik çağın su değirmeni cihazı, tarif edildiVitruvius, 3 ana bölümden oluşuyordu:

1. Su tarafından döndürülen kanatlara sahip dikey bir tekerlekten oluşan bir motor.
2. İletim mekanizması, pinyon adı verilen üçüncü bir yatay çarkı döndüren ikinci bir dikey dişli çarktır (şanzıman).
3. İki değirmen taşından oluşan çalıştırma mekanizması: üstteki bir dişli tarafından tahrik edilir ve dikey şaftına monte edilir. Un için tahıl, üst değirmen taşının üzerinde bulunan bir kova huniye döküldü.

Su çarkları, suyun akışına göre çeşitli konumlara yerleştirildi: akış aşağı - yüksek akış hızına sahip nehirlerde. En yaygın olanı, serbest akış üzerine kurulmuş, alt bıçaklar tarafından suya batırılmış "asılı" yapılardı. Daha sonra orta ve üstten delici tipte su çarkları kullanmaya başladılar.

Mümkün olan maksimum verimlilik (verimlilik=%75), büyük nehirlerde çalışan "kano" yüzer değirmenlerin yapımında yaygın olarak kullanılan baş üstü veya dökme tiplerin çalışmasıyla sağlandı: Dinyeper, Kura, vb.

Su değirmeninin keşfinin önemi, daha sonra teknolojinin gelişme tarihinde önemli bir aşama haline gelen endüstriyel üretim için kullanılabilecek ilk antik mekanizmanın icat edilmesiydi.

Ortaçağ hidrolik yapıları

Avrupa'daki ilk su değirmenleri, tarihsel verilere göre, Almanya'da Charlemagne (MS 340) döneminde ortaya çıktı veRomalılardan ödünç alındı. Aynı zamanda, bu tür mekanizmalar, 11. yüzyılın sonunda Fransa nehirleri üzerine inşa edildi. zaten yaklaşık 20 bin değirmen vardı. Aynı zamanda, İngiltere'de zaten 5,5 binden fazla vardı.

Orta Çağ'da su değirmenleri tüm Avrupa'da yaygındı, tarım ürünlerinin (un değirmenleri, yağ değirmenleri, dolgu makineleri) işlenmesinde, madenlerden su alınmasında ve metalurjik üretimde kullanılıyordu. 16. yüzyılın sonunda Zaten 300 bin vardı ve 18. yüzyılda. - 500 bin Aynı zamanda teknik iyileştirmeleri ve güç artışındaki artış (600'den 2220 beygir gücüne) gerçekleşti.

Ünlü sanatçı ve mucit Leonardo da Vinci de notlarında suyun enerjisini ve gücünü tekerlekler yardımıyla kullanmanın yeni yollarını bulmaya çalıştı. Örneğin, tekerleğe sağlanan bir su akışıyla harekete geçirilen dikey bir testerenin tasarımını önerdi, yani süreç otomatik hale geldi. Leonardo ayrıca hidrolik yapıları kullanmak için çeşitli seçeneklerin çizimlerini yaptı: çeşmeler, bataklıkları kurutmanın yolları, vb.

Bir hidroelektrik santralinin çarpıcı bir örneği, Versailles, Trianon ve Marly'deki (Fransa) çeşmeler için su sağlama mekanizması ve nehir üzerinde özel olarak bir baraj inşa edilen sarayların su teminiydi. Sen. Rezervuardan 12 m çapında 14 adet dip delici tekerleğe basınç altında su verilmiş, 221 pompa yardımıyla 162 m yüksekliğe kaldırılarak saray ve çeşmelere aktığı su kemerine ulaşılmıştır. Günlük tedarik edilen su miktarı 5 bin m3^3.

Su değirmeni nasıl çalışır

Böyle bir değirmenin tasarımı yüzyıllardır değişmeden kaldı. İnşaat için ana malzeme, ahırın yapıldığı ahşaptı, tekerlekler ve miller yapıldı. Metal sadece bazı kısımlarda kullanıldı: akslar, bağlantı elemanları, braketler. Bazen ahır taştan yapılırdı.

Su enerjisi kullanan değirmen türleri:

1. Whorled - hızlı akan dağ nehirleri üzerine inşa edilmiştir. Tasarım olarak, modern türbinlere benzerler: bıçaklar, tabana açılı dikey bir tekerlek üzerinde yapıldı, su akışı düştüğünde, değirmen taşının hareket ettiği dönme meydana geldi.
2. "Su" çarkının kendisinin döndüğü çark. İki tür inşa edildi - bir alt ve bir üst savaşla.

Su barajdan üst değirmene geldi, daha sonra oluk boyunca hendeklerle tekerleğe yönlendirildi, bu da ağırlığı altında dönüyordu. Alt dövüşü kullanırken, su akışına daldırıldığında harekete geçen bıçaklı bir tasarım kullanılır. İş verimliliğini artırmak için, nehrin nimet olarak adlandırılan yalnızca bir bölümünü kapatan bir baraj sıklıkla kullanıldı.

Aşağıdaki şekil tipik bir ahşap su değirmeninin cihazını göstermektedir: dönme hareketi alt tahrikten (tekerlek) [6] gelir, üstte tahıl için bir kova (bunker) [1] ve bir oluk [2], onu değirmen taşlarına [3] besler. Elde edilen un tepsiye [4] düştü ve ardından sandığa veya torbaya [5] döküldü.

Tahıl kaynağının ayarlanması, öğütme ununun inceliğini etkileyen delikli özel bir kutu olan bir dağıtıcı tarafından gerçekleştirildi. Aldıktan sonra, göğsün üzerine yerleştirilmiş, küçük bir mekanizma kullanılarak salınan özel bir elekten elenmesi gerekiyordu.

Bazı su değirmenleri yalnızca tahıl öğütmek için değil, aynı zamanda tahılların yapıldığı darı, karabuğday veya yulafı soymak için de kullanılıyordu. Bu tür makinelere krupiye denirdi. Girişimci sahipleri, değirmen yapılarını yedekte vurmak, ev dokumalarını keçelemek, yün taramak vb. için kullandılar.

Rusya'da fabrika inşa etmek

Eski Rus kroniklerinde su çarkları ve değirmenlerinden bahsedilmesi 9. yüzyıldan kalmadır. Başlangıçta, yalnızca "un" ve "ekmek" olarak adlandırıldıkları tahıl öğütmek için kullanıldılar. 1375'te Prens Podolsky Korpatovich, Dominik manastırına bir tüzük ile bir tahıl değirmeni inşa etme hakkı verdi. Ve 1389'da böyle bir bina vasiyetname ile Prens Dmitry Donskoy'un karısına bırakıldı.

Veliky Novgorod'da, bir değirmenin yapımından bahseden huş ağacı kabuğu belgesi, 14. yüzyıla kadar uzanıyor. 16. yüzyılın Pskov kronikleri. Tüm yerel nüfusun dahil olduğu Volkhov Nehri üzerinde böyle bir yapının inşasından bahsedin. Nehrin bir kısmını kapatan bir baraj inşa edildi, ancak şiddetli sel nedeniyle yıkıldı.

Düz arazide, Rusya'da su değirmenleri bir dolgu üst çarkı ile inşa edildi. 14-15 yüzyıllarda. whorled cihazlar hangi görünmeye başladıtekerlek dikey bir şaft üzerine yatay olarak yerleştirildi.

Bu tasarımlar, kendi kendini yetiştirmiş ustalar tarafından herhangi bir çizim ve diyagram olmadan yapılmıştır. Üstelik sadece halihazırda dikilmiş yapıları kopyalamakla kalmadılar, her seferinde kendi yeniliklerini cihazlarına eklediler. Büyük Petro zamanında bile Avrupa ülkelerinden ustalar Rusya'ya gelmeye başladılar ve bu alanda hünerlerini ve bilgilerini gösterdiler.

Urallar'da 12 büyük fabrika inşa eden Peter'ın ortaklarından ünlü mühendis William Genin, çalışmalarını hidrolik santrallerden sağlamayı başardı. Daha sonra, su enerjisi, Rusya genelinde madencilik ve metal işleme işletmelerinin inşaatında uzmanlar tarafından yaygın olarak kullanıldı.

18. yüzyılın başında, bölge genelinde üretimin işleyişi için hidrolik tesisat kullanan yaklaşık 3 bin fabrika vardı. Bunlar metalurji, kereste fabrikası, kağıt, dokuma ve diğer işletmelerdi.

Madencilik ve izabe tesisine enerji sağlamak için en ünlü ve benzersiz kompleks, 1787 yılında dünyada benzeri olmayan Zmeinogorsk madeninde mühendis K. D. Frolov tarafından inşa edildi. Bir baraj, su alma yapıları, suyun yer altından geçtiği açık bir kanala (535 m uzunluğunda) kereste fabrikası çarkının döndüğü bir değirmene akıyordu. Ayrıca, su, bir sonraki yer altı kanalından, madenden cevheri kaldırmak için makinenin hidro çarkına, ardından üçüncü ve dördüncü kanala aktı. Sonunda, 1 km'den daha uzun bir yol boyunca barajın altından nehre geri aktı, toplam yolu 2 km'den fazlaydı,en büyük tekerleğin çapı 17 m'dir. Tüm yapılar yerel malzemelerden yapılmıştır: kil, ahşap, taş ve demir. Kompleks 100 yılı aşkın bir süredir başarılı bir şekilde faaliyet gösteriyor, ancak bugüne kadar yalnızca Zmeinogorsky madeninin barajı hayatta kaldı.

Hidrolik alanındaki araştırmalar, bilimsel düşüncelerini uygulamaya koyan ünlü bilim adamı M. V. Lomonosov tarafından da gerçekleştirildi ve üç tekerlekli bir hidrolik tesisatın çalışmasına dayanan renkli bir cam işletmesinin oluşturulmasına katıldı.. İki Rus akademisyenin daha - D. Bernoulli ve L. Euler - çalışmaları hidrodinamik ve hidrolik mühendisliği yasalarının kullanımında dünya çapında önem kazandı ve bu bilimlerin teorik temellerini attı.

Doğu'da su enerjisini kullanmak

Çin'de su çarklarının kullanımı ilk olarak 1637'de Sunn Yingxing'in kitabında ayrıntılı olarak anlatılmıştır. Bunların metalurjik üretim için kullanımını detaylandırmaktadır. Çin yapıları genellikle yataydı, ancak kapasiteleri un ve metal üretecek kadar yüksekti.

Su enerjisinin kullanımı ilk olarak 30'lu yıllarda başladı. n. e., Çinli bir yetkili tarafından su çarklarına dayalı bir ileri geri hareket mekanizmasının icadından sonra.

Antik Çin'de, nehirler boyunca, ancak 10. yüzyılda birkaç yüz değirmen inşa edildi. hükümet nehir ulaşımını engellediği için onları yasaklamaya başladı. Değirmenlerin inşası komşu ülkelerde yavaş yavaş genişledi: Japonya ve Hindistan, Tibet.

İslam ülkelerinde su çarkları

Ülkelerİnsanların İslam dinine inandıkları Doğu, çoğunlukla çok sıcak bir iklime sahip bir bölgedir. Antik çağlardan beri düzenli su temini çok önemli olmuştur. Şehirlere su sağlamak için su kemerleri, onu nehirden yükseltmek için "norias" dedikleri değirmenler inşa edildi.

Tarihçilere göre bu tür ilk yapılar 5 bin yıl önce Suriye'de ve diğer ülkelerde dikildi. Ülkenin en derin nehirlerinden biri olan Asi Nehri üzerinde, çok sayıda bıçakla suyu toplayan ve su kemerine besleyen devasa su değirmenleri çarkları şeklinde asansörlerin inşası yaygındı.

Böyle bir yapının canlı bir örneği, inşası 13. yüzyıla kadar uzanan, günümüze kadar gelen Hama şehrinin asansörleridir. Kentin hem süsü hem de simgesi olarak bu güne kadar çalışmalarını sürdürüyorlar.

Çeşitli endüstrilerde hidroelektrik kullanımı

Un elde etmenin yanı sıra, su değirmenlerinin kapsamı aşağıdaki endüstri türlerini de kapsıyordu:

• tarlalardaki ekinlerin iyileştirilmesi ve su sağlanması için;
• ahşabı işlemek için su gücü kullanan bir kereste fabrikası;
• metalurji ve metal işleme;
• taşları veya diğer kayaları işlemek için madencilikte;
• dokuma ve yün fabrikalarında;
• madenden su kaldırmak için vb.

En eski kullanım örneklerinden birisu gücü - Hierapolis'te (Türkiye) bir kereste fabrikası, mekanizmaları kazılar sırasında keşfedildi ve 6. yüzyıla tarihlendi. n. e.

Bazı Avrupa ülkelerinde arkeologlar, madenlerde çıkarılan altın içeren kuvarsları ezmek için kullanılan Antik Roma döneminden kalma eski değirmenlerin kalıntılarını keşfettiler.

Tarihi verilere göre suyun gücünü kullanan en büyük kompleks 1. yüzyılda inşa edilmiştir. Fransa'nın güneyinde, 16 un değirmenine enerji sağlayan 16 su çarkına sahip olan ve böylece yakındaki Alert şehrine ekmek sağlayan Barbegal adı altında. Burada her gün 4,5 ton un üretildi.

Janiculum Tepesi'ndeki benzer bir değirmen kompleksi 3. yüzyılda malzeme tedarik etti. İmparator Aurelian tarafından takdir edilen Roma şehri.

Kendi ellerinizle bir su yapısı oluşturma

Su çarkı gibi bir mimari unsur, havuzlar, şelaleler veya çeşmelerle birlikte popülerlik kazanmıştır. Tabii ki, bu tür yapılar pratik bir işlevden ziyade dekoratif bir işlev görür. Ahşap parçalarla çalışma becerisine sahip olan her sahip, kendi elleriyle bir su değirmeni yapabilir.

Sitenin alanına bağlı olarak en az 1,5 m, ancak 10 m'den fazla olmayan bir tekerlek boyutu seçmeniz önerilir. Değirmen evi ayrıca gelecekteki amacına göre seçilmiştir: envanter depolamak için bir bina, çocuklar için bir oyun alanı ve bölgeyi dekore etmek.

Parça üretimi:

• bir su çarkı için temel olarak, bıçakların bağlı olduğu bir bisiklet veya devrilmiş bir ağaç alabilirsiniz; merkezindeetrafında döndüğü bir boruya sahip olmalıdır;
• bitmiş ürün meşe kirişler, metal köşeler, tuğlalardan yapılmış 2 destek üzerindeki yataklara monte edilir;
• tekerleğin üst kısmına, içinden bıçakların üzerine su aktığı oluğa oturmalıdır; ya pompalı hortumdan gelir, ya yağmurdan sonra gelir;
• Servis ömrünü uzatmak için tüm parçaların işlenmesi tavsiye edilir: ahşap - vernikli, metal - korozyona karşı boyalı;
• suyu boş altmak, kanalları yatak yönünde veya başka bir kaba döşemek için;
• Son aşamada bina dekoratif unsurlarla dekore edilmiştir.

Kırsal alanda dekoratif bir su değirmeni kurmak, manzaraya harika bir estetik katkı olacaktır.

Ünlü tarihi yel değirmenleri

Çalışan en büyük su değirmeni "Lady Isabella", İrlanda Denizi'ndeki Man Adası'ndaki Lexie köyünün yakınında yer almaktadır. Bu yapı, 1854 yılında, yerel valinin eşi onuruna kendi kendini yetiştirmiş mühendis Robert Casement tarafından inşa edildi ve inşaatının amacı, doğal kaynakların (çinko, kurşun vb.) çıkarılması için yerel bir madenden yer altı suyunu pompalamaktı..).

Kanallar özel olarak döşendi, içinden dağ nehirlerinden gelen su köprüden geçti ve hala dünyanın en büyüğü olarak kabul edilen 22 m çapında bir tekerleği döndürmek için beslendi, bu sayede birçok turist sayesinde. zaten başarıdan zevk aldıyıllar.

Fransa'nın orijinal manzaralarından biri, Vernon (Fransa) şehrinin yakınında bulunan eski bir su değirmenidir. Benzersizliği, bir zamanlar Seine kıyılarını birbirine bağlayan eski bir taş köprünün 2 sütununa dayanması gerçeğinde yatmaktadır. Yapılış tarihi kesin olarak bilinmemekle birlikte bazı kaynaklara göre Aslan Yürekli Richard'a muhalefet döneminde inşa edilmiş ve stratejik öneme sahip. 1883'te ünlü sanatçı Claude Monet onu tuvallerinden birinde ölümsüzleştirdi.

Su değirmeninin oluşturulması, teknoloji geliştirme tarihinde önemli bir adımdır, çünkü tarım ve diğer ürünlerin işlenmesinde çeşitli amaçlarla kullanılabilecek ilk tasarım olarak kabul edilir, bu da makineye doğru ilk adımdı. dünyada üretim.