Mlin za vodu: vrijednost otvora, opseg, uređaj i načelo rada

Izum vodenog mlina bio je od velike važnosti za povijest i razvoj tehnologije. Prve takve strukture korištene su za prelijevanje vode u starom Rimu, kasnije su bile korištene za proizvodnju brašna i za druge industrijske svrhe.

Povijest izuma

Kotač za vodu su izmislili ljudi još davne, zbog čega je čovjek dobio pouzdan i jednostavan motor, čija se primjena širi svake godine. U prvom stoljeću prije Krista rimski znanstvenik Vitruvius opisao je takvu konstrukciju u svojoj raspravi "10 knjiga o arhitekturi". Njegova je akcija bazirana na rotaciji kotača od utjecaja protoka vode na svoje noževe. Prva praktična primjena ovog otkrića bila je mogućnost brušenja zrna.

Povijest mlinova proizlazi iz prvih mlinova, koje su drevni ljudi koristili za brašno. Takvi uređaji su u početku bili ručni, a zatim su počeli koristiti fizičku snagu robova ili životinja koje su zakretale mlin za klesanje.

Povijest vodenog mlina započela je korištenjem dizajna kotača, krećući se od sila tokova rijeke, za proces brušenja zrna u brašno, a osnova za to je stvaranje prvog motora. Drevni strojevi potekli su od uređaja za zalijevanje, zvane Chaduphons, koji su bili korišteni za podizanje vode iz rijeke kako bi navodili zemlju i polja. Takvi su uređaji bili nekoliko kantica postavljenih na rub: kad su se okretali, uronili su u vodu, odložili ga, a nakon podizanja, bili su nagnuti u kanal.

Uređaj starih mlinova

S vremenom su ljudi počeli graditi vodene mlinove i iskoristiti snagu vode za proizvodnju brašna. U nizinskim područjima, uz niski tok rijeke, izgrađene su brane kako bi se povećao pritisak, čime bi se osigurala visoka razina vode. Za prebacivanje kretanja na uređaj mlinova, izumljeni su motori s prijenosnikom, koji su bili izrađeni od dva kotača koji dodiruju rubove.

Korištenjem sustava kotača različitih promjera, čije su osi rotacije bile paralelne, drevni izumitelji bili su u stanju prenijeti i preobraziti pokret koji bi mogao biti usmjeren na dobrobit ljudi. Štoviše, veći kotač bi trebao izraditi manji broj okretaja onoliko puta koliko njegov promjer premašuje drugi, mali. Sustavi zupčanika prvog kotača počeli su se koristiti prije 2 tisuće godina. Od tada, izumitelji i mehaničari uspjeli su doći do mnogih varijanti zupčanika, koristeći ne samo 2, već i više kotača.

Uređaj vodenog mlina antičkog doba, kojeg opisuje Vitruvius, sadržavao je tri glavna dijela:

1. Motor koji se sastoji od vertikalnog kotača s oštricama koje se okreću vodom.
2. Mehanizam mjenjača je drugi okomiti kotač s zubima (prijenosom), koji rotira treću vodoravnu nazovu zupčanik.
3. Izvršni mehanizam koji se sastoji od dva mlinova: gornja je pogonjena zupčanikom i postavljena na vertikalnu osovinu. Žito za brašno je izliveno u lijevak koji se nalazi iznad gornjeg mlinskog kamena.

Vodeni kotači bili su postavljeni u nekoliko položaja s obzirom na protok vode: niski ležići kotači bili su instalirani na rijekama s visokom brzinom strujanja. Najčešći su bili "suspendirani" objekti, instalirani na slobodni protok, potopljeni u vodu od donjih režnja. Nakon toga počela se koristiti srednja teška i gornja voda vodenih kotača.

Maksimalna moguća učinkovitost (efikasnost = 75%) dobilo posao verhneboynyh ili tekućih vrsta koja se naširoko primjenjuje u uređaju „Baydachnogo” plutajući mlinovi koje je ishodila na velikim rijekama: Dnjepra Kure i sur.

Značaj otvaranja vodenog mlina bio je izumljen prvi antički mehanizam koji se kasnije može upotrijebiti za industrijsku proizvodnju, što je postalo važan korak u povijesti razvoja tehnologije.

Srednjovjekovne hidrokonstrukcije

Prve vodene mlinice u Europi, prema povijesnim podacima, pojavile su se za vrijeme vladavine Charlesa Velikog (340. god.) U Njemačkoj i posuđene od Rimljana. Istodobno su takvi mehanizmi izgrađeni na rijekama Francuske, gdje je krajem 11. stoljeća, već je bilo oko 20 tisuća mlinova. Istodobno u Engleskoj bilo je više od 5.500.

Mlinice u srednjem vijeku, široko su distribuirani diljem Europe, oni su korišteni za preradu poljoprivrednih proizvoda (brašno, biljno ulje, smektite) dizati vodu iz rudnika i metalurške proizvodnje. Do kraja 16. stoljeća. broje već 300 tisuća, au 18. stoljeću. - 500 tisuća Istovremeno, njihovo tehničko poboljšanje dogodilo se i povećalo povećanje snage (od 600 do 2220 konjskih snaga).

Poznati umjetnik i izumitelj Leonardo da Vinci u svojim bilješkama također je pokušao pronaći nove načine korištenja energije i vodne snage uz pomoć kotača. On je, na primjer, predložio izgradnju vertikalne pile koja je pokrenula struju vode na kotač, tj. Proces je postao automatiziran. Također, Leonardo je napravio nacrte nekoliko mogućnosti za korištenje hidrauličkih struktura: fontane, metode pražnjenja močvara i tako dalje.

Upečatljiv primjer vode postao hidraulična instalacija snage vodilica za vodu fontane i palača u Versaillesu, Trianon i Marly (Francuska), koji je posebno izgrađen za brane str. Seine. Od rezervoar vode uređen pod pritiskom djelovao na kotačima 14 nizhneboynyh veličine 12 m. Izveli su svoj uspon kroz pumpu 221 do visine od 162 m do vodovoda, iz koje je došao u palačama i fontane. Svakog dana opskrba vodom bila je 5 tisuća metara^3.

Kako radi vodeni mlin

Dizajn takvog mlina ostao je nepromijenjen već stoljećima. Glavni materijal za gradnju bio je stablo iz koje je izgrađen stajnjak, izrađeni su kotači i osovine. Metal je korišten samo u pojedinim detaljima: osovine, pričvršćivači, spojnice. Povremeno je staja podignuta od kamena.

Vrste mlinova koji koriste energiju vode:

1. Mutovye - izgrađeni su na planinskim rijekama s brzom strujom. Po dizajnu slične su modernim turbinama: na okomitom kotaču oštrice su bile pod kutem do baze, kada je pad tlaka vodio rotacija od koje se mlinski kamen kretao.
2. Kotača, u kojemu je vodeni kotač okretao. Izrađene su dvije vrste - s nižom i gornjom borbom.

Na mlinu s gornjom bojnom vodom došao je iz brane, a zatim uz žlijeb bio je usmjeren na kotač s kremama koje su se okretale ispod svoje težine. Kada koristite nižu borbu, koristi se oblik s lopaticama, koji se pokreću pri uronjenju u vodeni tok. Kako bi se povećala učinkovitost rada, često se koristila brana, podijelivši samo dio rijeke, nazvan bumom.

Sljedeća slika pokazuje tipičnu uređaj drveni mlin voda: rotaciono kretanje se proteže od donjeg aktivatora (kotača) [6] koji se nalazi na vrhu posude za lijevanje (lijevak) [1] za žlijeb zrna i [2] i ulaska u žrvnju [3]. Dobiveni brašno pao je u posudu [4], a zatim izlio u prsa ili vrećicu [5].

Posuda za zrno je podešena pomoću dispenzera, posebne kutije s otvorom koji su utjecali na veličinu brašna. Nakon što je primio, bilo je potrebno prosijati kroz posebni zaslon postavljen iznad prsnog koša, koji je oscilirao malim mehanizmom.

Neki vodeni mlinovi korišteni su ne samo za brušenje zrna, već i za kopanje sireva, heljde ili zobi, od kojih je izrađena krupica. Takvi strojevi nazivali su kruporushkami. Vlasnici poduzetnika koristili su mlinske konstrukcije za lijevanje vučnice, za filcanje od tkanine, za kardesnu vunu itd.

Izgradnja mlinova u Rusiji

U drevnim ruskim kronikama spominjanje vodenih kotača i mlinova datira iz 9. stoljeća. Isprva su korišteni isključivo za mljevenje žita, za koje su nazivani "brašno" i "kruh". Godine 1375. knez Podolski Korpatovich odobrio je pismo Dominikanskom samostanu pravo na izgradnju krušnog mlina. I 1389. godine, supruga princa Dmitrija Donskog, takva je zgrada uklonjena po volji.

U Velikom Novgorodu spominje se u pismu betonskog poda o izgradnji mlinova iz 14. stoljeća. Pskova analiza 16. stoljeća. razgovarati o izgradnji takve strukture na rijeci Volkhov, koji je privukao sve lokalno stanovništvo. Izgrađena je brana koja je blokirala dio rijeke, ali je srušena zbog visoke vode.

Na ravnom terenu izgrađeni su vodeni mlinovi u Rusiji s najvišim kotačićem za lijevanje. U 14-15 stoljeća. započeli su vrtložni uređaji u kojima je kolo postavljeno vodoravno na vertikalnu osovinu.

Oni su sagradili takve konstrukcije samouvjerenog gospodara bez crteža ili dijagrama. Ne samo da su kopirali već postavljene zgrade, već su svaki put dodale svoje inovacije na svoj uređaj. Čak iu doba Petra Velikog, gospodari europskih zemalja počeli su dolaziti u Rusiju, koji su pokazali svoje vještine i znanje na ovom području.

Jedan od Petrovih suradnika, poznati inženjer William Genin, koji je sagradio 12 velikih biljaka u Uralsu, uspio je osigurati njihov rad iz hidrauličkih elektrana. Zatim je energija vode naširoko koristi stručnjaci za izgradnju rudarskih i metalnih poduzeća diljem Rusije.

Na početku 18. stoljeća oko 3 tisuće manufaktura djelovalo je diljem teritorija koji je koristio hidrauličke instalacije za funkcioniranje proizvodnje. To su metalurške, pilane, papir, tkanje i druga poduzeća.

Najpoznatiji i jedinstveni kompleks za pružanje energije u rudarskoj i metalurškoj tvornici sagradio je 1787. godine inženjer KD Frolov u rudniku Zmeinogorsk, koji nije imao analoga na svijetu. To je uključivalo branu, vodovodne konstrukcije, od kojih je voda kroz podzemne tunele prošla kroz otvoreni kanal (duljine 535 m) u mlin u kojem se kotač pilota okretao. Nadalje, voda je prolazila kroz sljedeći podzemni kanal do hidrodrive stroja za podizanje rude iz rudnika, pa do trećeg i četvrtog. Nakon što je nastao kroz tunel duži od 1 km natrag u rijeku nizvodno od brane, ukupna put veća od 2 km, najveći promjer kotača - 17 m Sve strukture izgrađene su od lokalnih materijala glina, drvo, kamen i željezo.. Kompleks je uspješno radio više od 100 godina, ali do današnjeg dana sačuvana je samo brana rudnika Zmeinogorsky.

Istraživanja na području hidraulike i proveo poznati znanstvenik Mihail Lomonosov, koji je utjelovljen svoje znanstvene ideje u praksi sudjelovanjem u stvaranju poduzeća vitraja na temelju rada hidro s tri kotača. Zbornik dva ruskih akademika - Bernoullijeva i Euler - stekla globalni značaj u primjeni zakona hidrodinamike i hidrauličkog inženjerstva i položio teorijske osnove te znanosti.

Korištenje vode na Istoku

Korištenje vodenih kotača u Kini prvo je detaljno opisano u knjizi Sunn Incin 1637. godine. Detaljno opisuje kako ih koristiti za metaluršku proizvodnju. Kineske su izvedbe obično bile vodoravne, ali su bile dovoljno visoke da bi proizveli brašno i metal.

Korištenje energije vode prvi put je pokrenuto u 30-ima. br. e., nakon izuma kineskog službenog kružnog mehanizma koji se temelji na vodenim kotačima.

U drevnoj Kini, nekoliko stotina mlinova izgrađeno je uz rijeke, ali u 10. stoljeću, Vlada ih je počela zabraniti zbog opstrukcije riječne plovidbe. Izgradnja mlinova postupno se proširila u susjednim zemljama: Japan i Indija, na Tibetu.

Kotači za opskrbu vodom u zemljama islama

Zemlje Istoka, u kojima ljudi ispovijedaju islamsku religiju, uglavnom su teritorij s vrlo vrućom klimom. Od davnih vremena redovita vodoopskrba bila je vrlo važna. Akvadukti su sagrađeni za opskrbu vodom gradovima, i da se podigne iz rijeke, sagrađeni su mlinovi, koje su nazivali "noria".

Prema povjesničarima, prve takve građevine izgrađene su prije 5 tisuće godina u Siriji i drugim zemljama. Na Orontu, jedan od najviše pune teče u zemlji, izgradnja dizala bila je raširena u obliku ogromnih kotača vodenice, koje su brojne oštrice grabili vodu i hranili vodovoda.

Zapanjujući primjer takve strukture su preživjele grobnice grada Khama, iz 13. stoljeća. Oni i dalje rade do sada, što je i ukras i orijentir grada.

Korištenje hidroelektrane u raznim industrijama

Uz proizvodnju brašna, opseg vodenih mlinova proširen je i na takve vrste produkcija:

• za obnovu i opskrbu vodom za usjeve u poljima;
• pilana, u kojoj je korištena energija vode za preradu drva;
• metalurgija i obrada metala;
• u rudarskoj industriji za preradu kamena ili druge stijene;
• u tkanju i vunenih manufaktura;
• za podizanje vode iz rudnika itd.

Jedan od najstarijih primjera upotrebe vodnih snaga - piljenja mlin u Hierapolis (Turska), pronađeni su njegovi mehanizmi tijekom iskapanja i od 6.. br. e.

U nekim europskim zemljama arheolozi su otkrili ostatke starih antičkih rimskih mlinova koji su se koristili za drobljenje kvarca sa sadržajem zlata miniranim u rudnicima.

Najveći kompleks, koji koristi moć vode, izgrađen je, prema povijesnim podacima, u 1. stoljeću. na jugu Francuske pod nazivom Barbegal, koji je utvrdio 16 waterwheels, napaja 16 mlinova, čime se osigurava, kruh obližnjem gradu Alert. Ovdje je proizvedeno 4,5 tona brašna.

Sličan kompleks mlinova na brdu Yanikul isporučen je u 3. stoljeću. grad Rim, kojeg je cijenio car Aurelian.

Stvaranje vodene strukture vlastitim rukama

Takav arhitektonski element poput vodenog kotača postigao je popularnost uz bazene, kaskade ili fontane. Naravno, takvi objekti izvode dekorativnu, a ne praktičnu funkciju. Svaki vlasnik koji ima vještine za rad s drvenim dijelovima moći će sam izgraditi vodeni mlin.

Preporučuje se veličina kotača za odabir najmanje 1,5 m, ali ne više od 10 m, što ovisi o području stranice. Kuhinja je također odabrana prema svojoj budućoj namjeni: zgradi za skladištenje inventara, igralište za djecu, uređenje teritorija.

Proizvodnja dijelova:

• kao temelj za vodeni kotač, možete uzeti bicikl ili puknuti iz drva, na koji su pričvršćene lopatice - u sredini mora biti cijev oko koje se rotacija odvija;
• Završni proizvod pričvršćen je na ležajeve na 2 nosače koji ih čine hrastovom zrakom, metalnim kutom, opekom;
• Na gornji dio kotača mora stati kanal uz koji voda utječe na lopatice, isporučuje se iz crijeva s pumpom ili dolazi nakon kiše;
• preporučuje se obrada svih pojedinosti o produljenju radnog vijeka: drvena lakirana, metalna boja protiv korozije;
• preusmjeriti vodu, položiti kanale u smjeru kreveta ili drugom spremniku;
• u završnoj fazi zgrada je ukrašena ukrasnim elementima.

Uređaj koji se nalazi na državnoj strani dekorativnog vodenog mlina bit će prekrasan estetski dodatak krajoliku.

Poznati povijesni mlinovi

Najveća poslovna mlinica, Lady Isabella, nalazi se u blizini sela Lexi na Otoku Man u Irskom moru. Ova zgrada je izgrađena 1854. godine od strane samouk inženjer Robert Kazementom nakon supruga lokalnog guvernera-generala, a svrha njegove izgradnje je pumpa podzemne vode iz lokalnih rudnika za vađenje minerala (cinka, olova i slično).

Posebno kanali su položili na njih vodu iz planinskih rijeka proći kroz most i predan za rotaciju promjer kotača 22 m, koji je još uvijek smatra većina strašan u svijetu, tako da je popularan među turistima za mnogo godina.

Jedna od izvornih atrakcija Francuske - vodeni stari mlin, koji se nalazi u blizini grada Vernona (Francuska). Njegova jedinstvenost leži u činjenici da počiva na dva stupa drevnog kamenog mosta, koji je nekad povezivao obale Seine. Točan datum njegove izgradnje je nepoznat, međutim, prema nekim izvorima, podignut je tijekom sučeljavanja s Richardom Lionheartom i bio je od strateškog značaja. Godine 1883. u jednom od njegovih platna imidžirao je poznati umjetnik Claude Monet.

Izrada vodenica je važan korak u povijesti razvoja tehnologije, jer se smatra da je prvi dizajn, koji se može koristiti za različite svrhe za preradu poljoprivrednih i drugih proizvoda, kao prvi korak u proizvodnji strojeva u svijetu.