Roue d\'eau
Le pour des roues d'eau utilisées pour conduire des bateaux, voient la roue de palette . Pour des roues utilisées seulement pour soulever l'eau voir le Noria . Pour des usines ou des industries conduites par des roues d'eau voir le Watermill .
Une roue d'eau de est un système de l'hydro-électricité ; une machine pour extraire la puissance à partir de l'écoulement de l'eau. Les roues d'eau et l'hydro-électricité étaient employées couramment dans les Moyens Âges , actionnant la plupart d'industrie dans le l'Europe , avec le moulin à vent . Le plus d'usage courant de la roue d'eau était de fraiser la farine dans le Gristmills mais d'autres utilisations ont inclus le travail de fonderie et l'usinage, et la toile de broyage pour l'usage en article .
Une roue d'eau se compose d'un grand en bois ou metal la roue, avec un certain nombre de lames ou seaux disposés sur la jante extérieure formant la surface motrice. Le plus généralement, la roue est montée verticalement sur un axe horizontal , mais le baquet ou la roue des norses est monté horizontalement sur un axe vertical. Les roues verticales peuvent transmettre la puissance par l'axe ou par l'intermédiaire d'une vitesse d'anneau et typiquement des ceintures ou des vitesses d'entraînement ; les roues horizontales conduisent habituellement directement leur charge. Un canal créé pour que l'eau suive après avoir laissé la roue désigné généralement sous le nom d'un " ; tailrace." ;
Histoire de technologie de roue d'eau
voient également : Watermills
L'Inde
La première utilisation de la roue d'eau a pu probablement s'être produite dans le 4ème Inde du siècle AVANT JÉSUS CHRIST . Reynolds, " ; Joseph Needham remarquable en 1965 que certains textes indiens antiques de autour du 350 AVANT JÉSUS CHRIST ont mentionné un cakkavattaka (roue de rotation) de que les commentaires ont expliqué en tant que " de l'arahatta-ghatĩ-yanta (machine de avec des roue-pots joints) ; , sur lequel " de Needham de base ; suggéré que la machine en question ait été un Noria et que c'était le premier " à action hydraulique de moteur. ; Cependant Reynolds écrit également ce " ; le terme utilisé en textes indiens est ambigu et n'indique pas clairement un dispositif à action hydraulique. En fait, comme Thorkild Schiøler a noté, il est bien plus probable que ces passages se rapportent à un certain type de dispositif manuel de bande de roulement ou d'eau-levage, au lieu d'un wheel." de eau-levage à action hydraulique ;L'eau d'irrigation pour des récoltes a été fournie en employant l'eau soulevant des roues, certaines conduites par la force du courant dans le fleuve duquel l'eau était augmentée. Ce genre d'eau soulevant le dispositif a été employé dans le Inde antique .
Environ 1150, les roues de eau-relèvement observées par de Bhaskara Achārya de d'astronome et imaginé une telle roue soulevant assez d'eau pour compléter le niveau du jet la conduisant, en fait, une machine du mouvement perpétuel .
La construction des usines hydrauliques et des aspects de technologie de l'eau en Inde est décrite dans le arabe et le persan fonctionne. Pendant des périodes médiévales, la diffusion des technologies indiennes et persanes d'irrigation a provoqué un système d'irrigation avancé qui a acheté au sujet de la croissance économique et a également aidé dans la croissance de la culture matérielle.
Méditerranéen gréco-romain
La technologie de la roue d'eau avait été longtemps connue, mais elle n'a pas été mise dans l'utilisation répandue jusqu'aux Moyens Âges où une pénurie de travail aiguë a rendu des machines telles que la roue d'eau rentables. Cependant, l'eau roule dedans le Rome antique et le Chine antique a trouvé beaucoup d'utilisations pratiques dans les moulins actionnants pour le grain de broyage et d'autres substances. Les Romains ont employé les roues d'eau fixes et de flottements et la puissance d'eau présentée à d'autres pays de l'empire romain . Les Romains ont été connus pour utiliser des waterwheels intensivement dans des projets de l'exploitation , avec d'énormes waterwheels de Romain-ère trouvés dans les endroits comme le Espagne de moderne-jour. Au ęr siècle AVANT JÉSUS CHRIST , le grec Antipater d'epigrammatist de Salonique était le premier pour faire une référence au waterwheel. Il l'a félicité à son utilisation dans le grain de meulage et à la réduction de travail d'humain :
Le cessent du meulage, oh vous des toilers ; les femmes sommeillent toujours, même si le coq rappelant appelle l'étoile de matin. Pour le Demeter a nommé des nymphes pour tourner votre moulin, et sur le waterwheel descendant ici elles sont. Voir à quelle rapiditè elles tournoient l'axe dont les rayons de rotation tournent les rouleaux lourds ont extrait outre-mer. Tellement encore nous savor les plaisirs des jours antiques, enseignés à manger des fruits de la Terre dans la facilité .
La Chine antique
Par au moins la ère ANNONCE du siècle , le chinois de la dynastie de Han oriental a commencé à utiliser des waterwheels pour écraser le grain dans les moulins et pour actionner les soufflets de piston en minerai de fer de de pièce forgéee dans le fer de fonte .Dans le texte connu sous le nom de Xin Lun écrit par le Huan bronzage environ l'ANNONCE 20 (pendant l'usurpation de Wang Mang ), il déclare que le roi mythologique légendaire connu sous le nom de Fu XI était celui responsable du pilon et du mortier, qui se sont transformés en le dispositif d'incliner-marteau et puis de marteau de voyage (voir le marteau de voyage ). Bien que l'auteur parle du Fu mythologique XI, un passage de son écriture donne le conseil que le waterwheel était dans l'utilisation répandue par la ère ANNONCE de siècle dans le Chine (le Pataugent-Giles l'épellation de ) :
Le Fu sien a inventé le pilon et le mortier, qui est si utile, et plus tard il a été abilement amélioré de telle manière que le poids entier du corps ait pu être employé pour marcher sur l'incliner-marteau (tui), de ce fait augmentant l'efficacité dix fois. Après la puissance des animal-ânes, mules, boeufs, et cheval-était appliquée au moyen de machines, et eau-puissance trop utilisée pour le broyage, de sorte que l'avantage ait été augmenté un cent fois.
Dans l'ANNONCE de l'année 31, l'ingénieur et le préfet du Nanyang , Du Shi (D. 38), ont appliqué une utilisation complexe du waterwheel et des machines d'actionner les soufflets du fourneau pour créer le fer de fonte . Du Shi est mentionné brièvement dans le livre de de plus défunt Han ( Hou Han Shu ) comme suit (dans Patauger-Giles l'épellation) :
Le par la septième année de la période de règne de Chien-Wu (31 ANNONCE) TU Shih a été signalé pour être préfet de Nanyang. Il était un homme généreux et ses politiques étaient paisibles ; il a détruit des personnages infâmes et a établi la dignité (de son bureau). Bon à la planification, il a aimé les gens du commun et a souhaité économiser leur travail. Il a inventé un reciprocator d'eau-puissance (phai de shui) pour le bâti (fer) des instruments agricoles. Ceux qui ont fondu et la fonte a déjà eu les pousser-soufflets pour faire sauter leurs feux de charbon de bois, et maintenant elles ont été chargés d'employer la précipitation de l'eau (shui de chi) pour l'actionner ainsi… les personnes obtenues le grand avantage pour peu de travail. Ils ont trouvé que la « eau (- actionnée) beugle » commode et adopté le largement .
Les Waterwheels dans le Chine ont trouvé des utilisations pratiques de ce type, aussi bien que l'utilisation extraordinaire. Le Zhang Heng ( 78 - 139 ) de l'inventeur était le premier dans l'histoire pour mettre moteur en tournant l'instrument astronomique d'une sphère armillaire , au moyen d'un waterwheel. Le mécanique mA juin ( 200 - le 265 de l'ingénieur de C.) du cao Wei a par le passé utilisé un waterwheel pour actionner et actionner un grand théâtre mécanique de marionnette pour l'empereur Ming de de Wei ( 226 de R.
Période islamique
Le musulman de machine pendant les roues d'eau utilisées par islamiques médiévales de période de dès le 7ème siècle, excavation d'un canal dans les restes découverts par région de Bassora d'une datation de roue d'eau de cette période. Le Hama dans le Syrie préserve toujours une de ses grandes roues, sur le Orontes de fleuve, bien qu'ils ne soient plus en service. Le plus grand a eu un diamètre d'environ 20 mètres et sa jante a été divisée en 120 compartiments.Une autre roue qui est encore en fonction est trouvée au Murcie dans le Espagne , La Nora, et bien que la roue originale ait été remplacée par en acier, le le système que maure de pendant l'Al-Andalus est autrement pratiquement inchangé.
Par le 13ème siècle, ce que nous pourrions appeler l'eau soulevant la technologie de machine enlevée avec les travaux d'Al-Jazari et du l'Al-Vacarme de Taqi de . Ils les deux effectués un certain nombre de expérimente construisant les machines fantastiques qui ont mené à l'invention des machines automatisées et ceci a fait un énorme impact sur la civilisation aujourd'hui.
L'Europe et moderne médiévaux
Les monastères cisterciens du , en particulier, ont fait l'utilisation étendue des roues d'eau d'actionner le Watermills de beaucoup de sortes. Un exemple tôt d'un waterwheel très grand est la roue existante encore au tôt Real Monasterio de Nuestra Senora De Rueda , un monastère cistercien du 13ème siècle dans la région d'Aragon du Espagne . Les moulins de blé à moudre (pour le maïs) étaient assurément les plus communs, mais là étaient également des scieries, des moulins de refoulage et des moulins pour accomplir beaucoup d'autres tâches à forte intensité de main d'oeuvre. La roue d'eau est bien restée concurrentielle avec la machine à vapeur dans la Révolution Industrielle .La difficulté principale des roues d'eau était leur inséparabilité de l'eau. Ceci a signifié que des moulins ont souvent dû être situés loin des centres de population et à partir des ressources naturelles. Les moulins à eau étaient toujours dans l'utilisation commerciale bien dans le 20ème siècle, cependant.
Les waterwheels dépassé et de pitchback conviennent où il y a un petit jet avec une différence de taille de plus de 2 mètres, souvent en association avec un petit réservoir. Breastshot et roues à aubes peuvent être utilisés sur des fleuves ou le grand volume coule avec de grands réservoirs.
Le waterwheel le plus puissant construit au Royaume-Uni était 100 le Waterwheel du moulin de banque de carrière de de puissances en chevaux près de Manchester. Une conception élevée de breastshot, il a été retiré en 1904 et remplacé par plusieurs turbines. Il a été maintenant reconstitué et est un musée ouvert de public.
Les barrages hydro-électriques moderne peuvent être regardés en tant que descendants de la roue d'eau pendant qu'ils tirent profit aussi du mouvement de l'eau en descendant.
Types
Roue à aubes
Une roue d'eau vertical-montée qui est tournée par les palettes ou les lames saisissantes de l'eau au fond de la roue serait sous-évalué par . C'est généralement le moindre type efficace et le plus ancien de roue (excepté la roue de Poncelet de ). Il a l'avantage d'être meilleur marché et plus simple de construire, mais être moins puissant et peut seulement être employé où le débit est suffisant pour fournir le couple.Les roues à aubes ne gagnent aucun avantage de la tête . Elles sont plus adaptées aux jets peu profonds dans le pays plat.
Les roues à aubes sont également bien adaptées à l'installation sur les plates-formes de flottement. Les plus tôt ont été probablement construits par le général romain Belisarius du pendant le siège du Rome dans 537. Plus tard ils ont été parfois montés immédiatement en aval des ponts où la restriction d'écoulement des piliers de pont de arqués par a augmenté la vitesse du courant.
Roue de Breastshot
Une roue d'eau vertical-montée qui est tournée par les seaux saisissants en baisse de l'eau près du centre du bord de la roue, ou juste au-dessus de lui, serait le breastshot de . On dit que les roues de Breastshot sont les plus communes saisissent les Etats-Unis d'Amérique et actionnent la Révolution Industrielle américaine .Les roues de Breastshot sont moins efficaces que les roues dépassées (voir ci-dessous), plus efficaces que les roues sous-évaluées, et ne sont pas backshot (voir ci-dessous). Les différentes lames d'une roue de breastshot sont réellement des seaux, de même que ceux de la plupart des roues dépassées, et des palettes non simples comme ceux de la plupart des roues à aubes (la conception de Poncelet étant une exception notable). Une roue de breastshot exige un bon râteau de détritus de et a typiquement un " de maçonnerie ; apron" ; étroitement conformément au visage de roue, que les aides contiennent de l'eau dans les seaux pendant qu'elles progressent en bas. Les roues de Breastshot sont preferred pour des écoulements réguliers et à fort débit comme sont trouvées sur la ligne d'automne de de la Côte Est nord-américaine.
Roue dépassée
Une roue d'eau vertical-montée qui est tournée par les palettes, les lames ou les seaux saisissants en baisse de l'eau près du dessus de la roue serait dépassé par . Dans des roues dépassées vraies l'eau passe au-dessus du dessus de la roue, mais le terme est parfois appliqué aux roues de backshot ou de pitchback où l'eau va vers le bas derrière le waterwheel.Une roue dépassée typique a l'eau creusée des rigoles vers la roue au dessus et légèrement vers un côté dans la direction de la rotation. L'eau se rassemble dans les seaux de ce côté de la roue, la rendant plus lourde que l'autre " ; empty" ; côté. Le poids transforme la roue, et les écoulements d'eau dehors en queue-eau quand la roue tourne assez pour inverser les seaux. La conception dépassée peut employer tout les écoulement d'eau pour la puissance (à moins qu'il y a une fuite) et n'exige pas l'écoulement rapide.
À la différence des roues à aubes, les roues dépassées gagnent un double avantage de la pesanteur . Non seulement la force de l'eau d'écoulement est-elle partiellement transférée à la roue, le poids de l'eau descendant dans les seaux de la roue donne également l'énergie additionnelle. La transmission mécanique a dérivé d'une roue dépassée est déterminée par la taille physique et le chef disponible de la roue de , ainsi ils sont idéalement adaptés au pays accidenté ou montagneux.
Les roues dépassées exigent la technologie exacte et la tête significative, qui signifie habituellement l'investissement significatif en construisant un barrage, un réservoir d'eau et des voies d'eau. Parfois l'approche finale de l'eau à la roue est le long d'une canalisation ou d'une conduite forcée prolongée.
Roue de Backshot
Une roue de backshot (également appelée le pitchback de ) est une série de roue dépassée où l'eau est présentée juste derrière le sommet de la roue. Elle combine les avantages du breastshot et des systèmes dépassés, puisque la pleine quantité de l'énergie potentielle libérée par l'eau en baisse est armée pendant que l'eau descend le dos de la roue. < ! --(texte orphaned !) en présentant l'eau de prise de la même direction que l'écoulement de l'eau de rendement, parfois par l'introduction d'un tour de 180 degrés juste après la roue elle-même, et quelques fois par la configuration a dicté par le terrain environnant. -->Une roue de backshot continue à fonctionner jusqu'à ce que l'eau dans le puits de roue se lève bien au-dessus de la taille de l'axe, quand n'importe quelle autre roue dépassée sera arrêtée ou même détruite. Ceci rend la technique particulièrement appropriée pour les jets qui éprouvent des variations saisonnières extrêmes d'écoulement, et réduit le besoin d'écluse complexe et de configurations de course de queue. Une roue de backshot peut également gagner la puissance du courant de l'eau après le fond de la roue, et pas simplement du poids de l'eau tombant dans les seaux de la roue.
Matériaux pour la construction
Bien que traditionnellement des roues d'eau aient été faites la plupart du temps à partir du bois , l'utilisation du fer ou de l'acier dans (et pitchback) des roues dépassées permet une rotation plus rapide (réduisant probablement le besoin d'embrayage ) sans réductions extrêmes du couple disponible . Une roue en bois avec un axe en bois qui peut facilement tourner à vitesse réduite, haut-couple charge comme une série de meules de que ne peut pas nécessairement soutenir des vitesses comme est nécessaire pour la génération de l'énergie hydroélectrique .(Et en particulier backshot) les roues dépassées sont le type le plus efficace ; une roue en acier du de backshot peut être plus efficace que tout sauf les turbines les plus avancées et bien-construites. Néanmoins, dans quelques situations une roue dépassée est énormément préférable à n'importe quelle turbine.
Voir également
Bélier hydraulique Chemin de fer de câble
Ian Gilmartin
; Applications d'exemple Les installations suivantes utilisent une roue d'eau comme moteur :
Watermills au Royaume-Uni
&ndash de la station de pompage de Claverton ; station de pompage de l'eau de canal de
&ndash industriel du musée de Derby de ; (à l'origine) un moulin en soie
&ndash de la roue de Laxey de ; l'eau de pompage de d'une mine
&ndash de la roue de Snaefell de ; (idem)
;
turbines de l'eau Turbine de l'eau de
Roue de Pelton de
Turbine de Banki de
Turbine de Francis
Turbine de Kaplan de
Turbine de Turgo de
Turbine de Tyson de
.
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