Водяное колесо

«Водяное колесо» перенаправляется сюда. Чтобы узнать о других значениях, см. Водяное колесо (значения) .

«Головные гонки» перенаправляется сюда. О соревнованиях по гребле см. Гонка головой .

Эта статья о гидроэнергетике. О водоподъемных оросительных водяных колесах см. Нория .

Водяное колесо в Эрлангене , Германия.

приводящее Реверсивное водяное колесо, в движение шахтный подъемник в De re Metalica ( Георгиус Агрикола , 1566 г.)

Duration: 42 seconds.0:42

Звук водяного колеса Отли в Манчестерском музее науки и промышленности.

Водяное колесо — это машина для преобразования энергии текущей или падающей воды в полезные формы энергии, часто на водяной мельнице . Водяное колесо состоит из колеса (обычно изготовленного из дерева или металла) с несколькими лопастями или ведрами, расположенными на внешнем ободе, образующими движущуюся машину. Водяные колеса все еще использовались в коммерческих целях даже в 20 веке, но сегодня они больше не используются. Использование включало помол муки на мельницах , измельчение древесины в целлюлозу для изготовления бумаги , ковки кованого железа , механическую обработку, дробление руды и измельчение волокна для использования в производстве ткани .

Некоторые водяные колеса питаются водой из мельничного пруда, который образуется при перекрытии текущего ручья плотиной . Канал для воды, текущей к водяному колесу или от него, называется мельничным кругом . Гонка, доставляющая воду из мельничного пруда к водяному колесу, — это гонка вперед ; тот, который несет воду после того, как она покинула колесо, обычно называется отводящим каналом .

Водяные колеса использовались для различных целей, от сельского хозяйства до металлургии в древних цивилизациях, охватывающих эллинистический греческий мир , Рим , Китай и Индию . Водяные колеса продолжали использоваться и в постклассическую эпоху , например, в средневековой Европе и Золотом веке ислама , а также в других местах. В середине-конце 18 века Джоном Смитоном, научное исследование водяного колеса, проведенное привело к значительному повышению эффективности, обеспечив столь необходимую энергию для промышленной революции . Водяные колеса начали вытесняться меньшими, менее дорогими и более эффективными турбинами , разработанными Бенуа Фурнейроном , начиная с его первой модели в 1827 году. Турбины способны выдерживать высокие напоры или высоты , которые превышают возможности водяных колес практичных размеров.

Основная сложность водяных колес – их зависимость от текущей воды, что ограничивает их размещение. Современные плотины гидроэлектростанций можно рассматривать как потомков водяного колеса, поскольку они также используют преимущества движения воды вниз по склону.

Типы

Водяные колеса бывают двух основных конструкций:

• горизонтальное колесо с вертикальной осью; или
• вертикальное колесо с горизонтальной осью.

Последние можно подразделить по месту попадания воды на колесо на обратный удар (питч-бэк ), овершот, браслет, недолет и ручьевые колеса. Термин «недокус» может относиться к любому колесу, под которым проходит вода. но это обычно означает, что попадание воды на колесо низкое.

Водяные колеса с овершотом и обратным выстрелом обычно используются там, где доступная разница высот превышает пару метров. Колеса «Брасшот» больше подходят для больших потоков с умеренным напором . Undershot и потоковое колесо используют большие потоки с небольшим напором или без него.

Часто рядом с ним находится пруд-мельница , резервуар для хранения воды и, следовательно, энергии до тех пор, пока она не понадобится. Головки большего размера сохраняют больше гравитационной потенциальной энергии для того же количества воды, поэтому резервуары для колес с овершотом и обратным выстрелом обычно меньше, чем для колес с бюстгальтером.

Водяные колеса с овершотом и питчем подходят там, где есть небольшой ручей с перепадом высот более 2 метров (6,5 футов), часто в сочетании с небольшим водоемом. Колеса с грудью и недоносом можно использовать на реках или с большими водотоками с большими водоемами.

Краткое описание типов

Вертикальная ось, также известная как кадка или скандинавская мельница. Горизонтальное колесо с вертикальной осью Струя воды ударяет в лопасти, установленные на оси. Ведущие поверхности – лопасти Вода – малый объем, высокий напор Эффективность – низкая
Поток (также известный как свободная поверхность ). Корабельные колеса представляют собой разновидность руслового колеса. Вертикальное колесо с горизонтальной осью Нижняя часть колеса помещается в проточную воду. Приводные поверхности – лопасти – плоские до 18 века, впоследствии изогнутые. Вода – очень большой объем, нет напора Эффективность - около 20% до 18 века, а позже от 50 до 60%.
Перекус Вертикальное колесо с горизонтальной осью Вода попадает в колесо низко, обычно в нижнюю четверть. Приводные поверхности – лопасти – плоские до 18 века, впоследствии изогнутые. Вода – большой объем, низкий напор Эффективность - около 20% до 18 века, а позже от 50 до 60%.
Грудь Вертикальное колесо с горизонтальной осью Вода попадает в колесо примерно по центру, обычно между четвертью и тремя четвертями высоты. Приводные поверхности – ведра – имеют тщательно продуманную форму, обеспечивающую беспрепятственный вход воды. Вода – большой объем, умеренный напор. Эффективность – от 50 до 60%
Промах Вертикальное колесо с горизонтальной осью Вода попадает в верхнюю часть колеса и перед осью, так что она отворачивается от обоймы головки. Рабочие поверхности – ковши Вода – малый объем, большой напор Эффективность – от 80 до 90%
Backshot (также известный как Pitchback) Вертикальное колесо с горизонтальной осью Вода попадает в верхнюю часть колеса и перед осью, так что она поворачивает обратно к головной обойме. Рабочие поверхности – ковши Вода – малый объем, большой напор Эффективность – от 80 до 90%

Вертикальная ось

Водяная мельница с вертикальной осью

Горизонтальное колесо с вертикальной осью.

Обычно называемое колесом ванны , скандинавской мельницей или греческой мельницей . горизонтальное колесо — это примитивная и неэффективная форма современной турбины. Однако если он обеспечивает необходимую мощность, то эффективность имеет второстепенное значение. Обычно он монтируется внутри здания мельницы под рабочим полом. Струя воды направляется на лопасти водяного колеса, заставляя их вращаться. Это простая система, обычно без зубчатой ​​передачи, так что вертикальная ось водяного колеса становится приводным шпинделем мельницы.

Транслировать

Водяное колесо с ручным выстрелом

Колесо ручья представляет собой вертикально установленное водяное колесо, которое вращается под действием воды в потоке воды, ударяясь о лопасти или лопасти в нижней части колеса. Этот тип водяного колеса является старейшим типом колеса с горизонтальной осью. Они также известны как колеса со свободной поверхностью , потому что вода не ограничена гонками или колесными ямами.

Колеса Stream дешевле и проще в изготовлении и оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, чем колеса других типов. Они не представляют собой серьезного изменения реки. Их недостатком является низкий КПД, а это означает, что они генерируют меньшую мощность и могут использоваться только там, где скорость потока достаточна. Типичное плоское колесо с недокатом использует около 20 процентов энергии потока воды, ударяющей о колесо, по измерениям английского инженера-строителя Джона Смитона в 18 веке. Более современные колеса имеют более высокий КПД.

Колеса потока практически не получают преимуществ от напора, разницы в уровне воды.

Колеса потока, установленные на плавучих платформах, часто называют вальмовыми, а мельницу - корабельной . Иногда их устанавливали сразу после мостов , где ограничение потока опор моста увеличивало скорость течения.

Исторически они были очень неэффективны, но большие успехи были достигнуты в восемнадцатом веке.

Колесо с перекатом

Подъемное водяное колесо, показывающее напорный, отводящий канал и воду.

Подводное колесо — это вертикально установленное водяное колесо с горизонтальной осью, которое вращается за счет воды, поступающей из невысокой плотины и ударяющейся о колесо в нижней четверти. Большая часть прироста энергии происходит от движения воды и сравнительно небольшая от головы. По принципу действия и конструкции они аналогичны потоковым колесам.

Термин «перекус» иногда используется в связанных, но разных значениях:

• все колеса, где вода проходит под колесо
• колеса, куда вода попадает в нижнюю четверть.
• колеса, на которых лопасти помещаются в поток ручья. Смотрите стрим выше.

Это самый старый тип вертикального водяного колеса.

Колесо для выстрела грудью

Водяное колесо на снимке груди, показывающее напорный, отводящий канал и воду.

Слово «грудь» используется по-разному. Некоторые авторы ограничивают этот термин колесами, в которые вода поступает примерно в положении 10 часов, другие - 9 часами, а третьи - для определенного диапазона высот. В этой статье он используется для колес, в которых вход воды находится значительно выше низа и значительно ниже верха, обычно в средней половине.

Они характеризуются:

• ведра тщательно продуманной формы, чтобы минимизировать турбулентность при попадании воды
• ведра с вентиляцией и отверстиями по бокам для выхода воздуха при попадании воды
• каменный «фартук», плотно прилегающий к поверхности колеса, который помогает удерживать воду в ведрах по мере их продвижения вниз.

как кинетическая (движение), так и потенциальная Используются (рост и вес) энергия.

Небольшой зазор между колесом и каменной кладкой требует, чтобы колесо для дробления имело хорошую решетку для мусора («экран» на британском английском языке), чтобы предотвратить застревание мусора между колесом и фартуком и потенциальное причинение серьезного ущерба.

Колеса для грудного выстрела менее эффективны, чем колеса для овершота и обратного выстрела, но они могут выдерживать большие скорости потока и, следовательно, большую мощность. Они предпочтительны для устойчивых потоков большого объема, например, на линии падения восточного побережья Северной Америки. Колеса для брудста - наиболее распространенный тип в Соединенных Штатах Америки. и, как говорят, способствовали промышленной революции.

Колесо овершота

Водяное колесо с промахом, показывающее напорный и отводящий канал, воду и разлив.

Вертикально установленное водяное колесо, которое вращается за счет воды, поступающей в ведра сразу за верхней частью колеса, называется промахом. Этот термин иногда ошибочно применяется к колесам с обратным выстрелом, когда вода опускается за колесо.

В типичном овершотном колесе вода подается к колесу вверху и немного за ось. Вода собирается в ведрах на этой стороне колеса, что делает его тяжелее, чем другая, «пустая» сторона. Вес вращает колесо, и вода вытекает в нижний бьеф, когда колесо вращается настолько, что переворачивает ведра. Конструкция с перерегулированием очень эффективна, она может достигать 90%, и не требует быстрого течения.

Почти вся энергия получается за счет веса воды, опускаемой в отводящий канал, хотя небольшой вклад может внести кинетическая энергия воды, поступающей в колесо. Они подходят для головок большего размера, чем колеса другого типа, поэтому идеально подходят для холмистой местности. Однако даже самое большое водяное колесо, колесо Лэкси на острове Мэн , имеет высоту всего около 30 м (100 футов). Крупнейшие в мире головные турбины, гидроэлектростанция Бьедрон в Швейцарии , используют около 1869 м (6132 футов).

Для овершотных колес требуется большая головка по сравнению с другими типами колес, что обычно означает значительные инвестиции в строительство направляющей. Иногда последний подход воды к колесу осуществляется по желобу или водоводу , что может быть длительным.

Колесо обратного выстрела

Водяное колесо на заднем снимке, показывающее напорный и отводящий канал, воду и разлив.

Колесо обратного выстрела (также называемое питчбеком ) представляет собой разновидность колеса овершота, в которое вода подается непосредственно перед вершиной колеса. Во многих ситуациях его преимуществом является то, что нижняя часть колеса движется в том же направлении, что и вода в отводящем канале, что делает его более эффективным. Оно также работает лучше, чем колесо с овершотом, в условиях паводка, когда уровень воды может затопить нижнюю часть колеса. Он будет продолжать вращаться до тех пор, пока вода в яме колеса не поднимется достаточно высоко на колесо. Это делает этот метод особенно подходящим для потоков, поток которых испытывает значительные изменения, и снижает размер, сложность и, следовательно, стоимость отводящего канала.

Направление вращения колеса обратного выстрела такое же, как и у колеса выстрела, но в остальном оно очень похоже на колесо овершота. См. ниже.

Гибридный

Промах и обратный выстрел

Одно из водяных колес Finch Foundry.

Некоторые колеса имеют промах вверху и обратный выстрел внизу, что потенциально сочетает в себе лучшие характеристики обоих типов. На фотографии показан пример на заводе Finch Foundry в Девоне, Великобритания. Головная обойма представляет собой верхнюю деревянную конструкцию, а ветвь слева подает воду на колесо. Вода выходит из-под колеса обратно в ручей.

Двусторонний

Мельница Андерсон в Техасе подвергается недолету, заходу и перелету с использованием двух источников воды. Это позволяет изменить направление вращения колеса.

Особым типом колеса овершота/обратного выстрела является реверсивное водяное колесо. Он имеет два набора лопастей или ведер, работающих в противоположных направлениях, так что он может вращаться в любом направлении в зависимости от того, в какую сторону направлена ​​вода. Реверсивные колеса использовались в горнодобывающей промышленности для привода различных средств транспортировки руды. Изменяя направление колеса, бочки или корзины с рудой можно было поднимать или опускать по валу или наклонной плоскости. На оси колеса обычно располагался тросовый барабан или цепная корзина. Очень важно, чтобы колесо имело тормозное оборудование, позволяющее остановить колесо (так называемое тормозное колесо). Самый старый известный рисунок реверсивного водяного колеса был выполнен Георгием Агриколой и датируется 1556 годом.

История

См. Также: Водяная мельница и Нория.

Как и во всех машинах, в водоподъемных устройствах вращательное движение более эффективно, чем колебательное. Что касается источника энергии, водяные колеса могут вращаться либо силой человека или животного, либо самим потоком воды. Водяные колеса бывают двух основных конструкций: с вертикальной или горизонтальной осью. Последний тип можно подразделить в зависимости от того, где вода попадает на лопасти колес, на колеса с перелетом, грудью и недолетом. Двумя основными функциями водяных колес исторически были подъем воды для ирригации и измельчение, особенно зерна. В случае мельниц с горизонтальной осью для передачи мощности требуется система передач, которая не требуется для мельниц с вертикальной осью.

Китай

Два типа с гидравлическим приводом цепных насосов из Тяньгун Кайу 1637 года, написанные династии Мин энциклопедистом Сун Инсином (1587–1666).

Самое раннее водяное колесо, работающее как рычаг, было описано Чжуанцзы в конце периода Воюющих царств (476–221 гг. до н. э.). Там говорится, что водяное колесо изобрел Цзыгун, ученик Конфуция, в V веке до нашей эры. По крайней мере, к I веку нашей эры китайцы династии Восточная Хань использовали водяные колеса для измельчения зерна на мельницах и для приведения в действие поршневых сильфонов при перековке железной руды в чугун .

В тексте, известном как « Синь Лунь», написанном Хуань Танем около 20 г. н. э. (во время узурпации Ван Манга ), говорится, что легендарный мифологический король, известный как Фу Си, был тем, кто создал пестик и ступку, которые превратились в наклонную ступку. -Ударное устройство, а затем ударное устройство (см. Ударный молоток ). Хотя автор говорит о мифологическом Фу Си, отрывок из его сочинений намекает на то, что водяное колесо широко использовалось в I веке нашей эры в Китае ( орфография Уэйда-Джайлса ):

Фу Си изобрел столь полезные пестик и ступку, а позже их хитро усовершенствовали таким образом, что весь вес тела можно было использовать для наступания на наклонный молоток ( туй ), что увеличило эффективность в десять раз. раз. Впоследствии сила животных — ослов, мулов, быков и лошадей — была применена с помощью машин, а сила воды также использовалась для ударов, так что польза увеличилась во сто крат.

В 31 году нашей эры инженер и Наньяна Ду (ум . префект Ши 38) применил комплексное использование водяного колеса и машин для приведения в действие сильфонов доменной печи для создания чугуна . Ду Ши кратко упоминается в «Книге Поздней Хань» ( Хоу Хань Шу ) следующим образом (в написании Уэйда-Джайлза):

На седьмом году правления Цзянь-У (31 г. н.э.) Ту Ши был назначен префектом Наньяна. Он был щедрым человеком, и его политика была мирной; он уничтожил злодеев и утвердил достоинство (своей должности). Хорошо умел планировать, он любил простых людей и хотел сэкономить их труд. Он изобрел гидроэнергетический возвратно-поступательный механизм ( шуйпхай ) для литья (железных) сельскохозяйственных орудий. Те, кто плавил и отливал, уже имели мехи, чтобы раздувать угольные костры, и теперь им было приказано использовать поток воды ( ци-шуй ) для управления ими... Таким образом, люди получали большую выгоду за небольшой труд. Они сочли «водяные сильфоны» удобными и широко внедрили их.

Водяные колеса в Китае нашли как практическое, так и необычное применение. Китайский изобретатель Чжан Хэн (78–139) первым в истории применил движущую силу для вращения астрономического инструмента армиллярной сферы с помощью водяного колеса. Инженер -механик Ма Цзюнь (ок. 200–265) из Цао Вэй однажды использовал водяное колесо для привода в действие и управления большим механическим кукольным театром императора Мин Вэй ( годы правления 226–239).

Западный мир

Греко-римский мир

См. Также: Список древних водяных мельниц.

Технологический прорыв произошел в технологически развитый эллинистический период между III и I веками до нашей эры.

Водоподъемный

Последовательность колес, найденных в шахтах Rio Tinto

Водяное колесо с отсеками бывает двух основных форм: колесо с разделенным на отсеки корпусом ( лат. tympanum ) и колесо с разделенным на отсеки ободом или ободом с отдельными прикрепленными контейнерами. Колеса могли вращать либо люди, наступавшие на них снаружи, либо животные с помощью механизма сакия . Хотя тимпан имел большую пропускную способность, он мог поднимать воду только на высоту, меньшую, чем высота его собственного радиуса, и для вращения требовался большой крутящий момент. Эти конструктивные недостатки были преодолены с помощью колеса с разделенным ободом, которое представляло собой менее тяжелую конструкцию с более высокой подъемной силой.

Самое раннее литературное упоминание о разделенном на отсеки колесе с водяным приводом встречается в техническом трактате «Пневматика» (гл. 61) греческого инженера Филона Византийского ( ок. 280 – ок. 220 до н. э. ). В своей «Парасеуастике» (91.43–44) Филон советует использовать такие колеса для затопления осадных мин в качестве защитной меры против подрыва противника. Колеса с отсеками, по-видимому, использовались для осушения сухих доков в Александрии во времена правления Птолемея IV (221–205 гг. до н.э.). В нескольких греческих папирусах III–II веков до нашей эры упоминается использование этих колес, но не приводятся дополнительные подробности. Об отсутствии этого устройства на Древнем Ближнем Востоке до завоевания Александра можно судить по его явному отсутствию в богатой восточной иконографии, посвященной ирригационной практике. Однако, в отличие от других водоподъемных устройств и насосов того периода, изобретение разделенного на отсеки колеса не может быть связано с каким-либо конкретным инженером-эллинистом и, возможно, было сделано в конце 4-го века до нашей эры в сельской местности вдали от мегаполиса Александрия.

Дренажное колесо с шахт Rio Tinto

Самое раннее изображение разделенного на отсеки колеса находится на росписи гробницы в Птолемеевском Египте , датируемой II веком до нашей эры. На нем изображена пара запряженных быков, приводящая в движение колесо с помощью шестерни сакия , что также засвидетельствовано здесь впервые. Греческая система передач сакия уже показана полностью развитой до такой степени, что «современные египетские устройства практически идентичны». Предполагается, что к его изобретению могли быть причастны ученые Александрийского музея , в то время самого активного греческого исследовательского центра. Эпизод Александрийской войны 48 г. до н. э. рассказывает о том, как враги Цезаря использовали водяные колеса с зубчатой ​​передачей, чтобы выливать морскую воду с возвышенностей на позиции пойманных в ловушку римлян.

Около 300 г. н. э. нория наконец появилась, когда деревянные отсеки были заменены недорогими керамическими горшками, которые были привязаны к внешней стороне колеса с открытой рамой.

Римляне широко использовали водяные колеса в горнодобывающих проектах: огромные водяные колеса римской эпохи были найдены в таких местах, как современная Испания . Это были водяные колеса с обратным овершотом, предназначенные для осушения глубоких подземных шахт. Несколько таких устройств описаны Витрувием , в том числе водяное колесо с обратным промахом и винт Архимеда . Многие из них были найдены во время современной добычи меди на медных рудниках Рио-Тинто в Испании . Одна система включает в себя 16 таких колес, расположенных друг над другом так, чтобы поднимать воду примерно на 80 футов из отстойника шахты. Часть такого колеса была найдена в Долаукоти , римском золотом руднике на юге Уэльса, в 1930-х годах, когда рудник был ненадолго вновь открыт. Он был найден примерно в 160 футах ниже поверхности, поэтому, должно быть, был частью той же последовательности, что и обнаруженная в Рио-Тинто. Недавно углеродный анализ датировал его примерно 90 годом нашей эры, а поскольку древесина, из которой он был изготовлен, намного старше глубокой шахты, вполне вероятно, что глубокие выработки начали действовать примерно 30–50 лет спустя. Из этих примеров дренажных колес, найденных в герметичных подземных галереях в удаленных друг от друга местах, становится ясно, что строительство водяных колес вполне соответствовало их возможностям, и такие вертикальные водяные колеса обычно использовались в промышленных целях.

Водяная мельница

Витрувия (реконструкция) Подстреленная водяная мельница

Принимая во внимание косвенные данные из работ греческого техника Аполлония Пергенского , британский историк техники М.Дж.Т. Льюис датирует появление водяной мельницы с вертикальной осью началом III века до нашей эры, а водяной мельницы с горизонтальной осью — примерно 240 годом до нашей эры, с Византией и Александрией как назначенными местами изобретения. Водяная мельница, как сообщает греческий географ Страбон ( ок. 64 г. до н. э. — ок. 24 г. н. э. ), существовала где-то до 71 г. до н. э. во дворце понтийского царя Митридата VI Евпатора , но ее точную конструкцию невозможно почерпнуть из текста (XII , 3, 30 С 556).

Первое четкое описание водяной мельницы с зубчатой ​​передачей принадлежит римскому архитектору Витрувию конца I века до нашей эры, который рассказывает о системе зубчатых передач сакии, примененной к водяной мельнице. Отчет Витрувия особенно ценен тем, что показывает, как возникла водяная мельница, а именно путем объединения отдельных греческих изобретений зубчатого колеса и водяного колеса в одну эффективную механическую систему для использования энергии воды. Водяное колесо Витрувия описывается как погруженное нижним концом в водоток так, чтобы его лопасти могли приводиться в движение скоростью текущей воды (X, 5.2).

Схема римской лесопилки в Иераполисе , Малая Азия , с приводом от грудного колеса

Примерно в это же время овершотное колесо впервые появляется в поэме Антипатра Солунского , восхваляющего его как трудосберегающее приспособление (IX, 418.4–6). Этот мотив подхватил и Лукреций (ок. 99–55 до н. э.), который уподобляет вращение водяного колеса движению звезд по небосводу (V 516). Третий тип с горизонтальной осью, водяное колесо с грудным выстрелом, появился в археологических свидетельствах конца 2-го века нашей эры в центральной Галлии . Большинство раскопанных римских водяных мельниц были оснащены одним из этих колес, которое, хотя и было более сложным в конструкции, было гораздо более эффективным, чем водяное колесо с вертикальной осью. Во II веке нашей эры комплекс водяных мельниц Барбегала ряд из шестнадцати овершотных колес питался искусственным акведуком, протопромышленной зерновой фабрикой, которую называли «величайшей известной концентрацией механической энергии в древнем мире».

В римской Северной Африке было обнаружено несколько сооружений примерно 300 г. н.э., в которых водяные колеса с вертикальной осью и наклонными лопастями были установлены на дне заполненного водой круглого вала. Вода из мельницы, которая по касательной попадала в яму, создавала закрученный столб воды, который заставлял полностью погруженное колесо действовать как настоящие водяные турбины , самые ранние из известных на сегодняшний день.

Навигация

Римская гребная лодка с приводом от быка из копии Де Ребуса Беллисиса XV века.

Помимо использования при фрезеровании и подъеме воды, древние инженеры применяли лопастное водяное колесо для автоматов и в навигации. Витрувий (X 9.5–7) описывает многозубчатые гребные колеса, работающие как корабельный одометр , самые ранние в своем роде. Первое упоминание о гребных колесах как средстве передвижения встречается в военном трактате IV–V веков « De Rebus Bellicis» (глава XVII), где анонимный римский автор описывает военный корабль с гребными колесами, управляемый быками.

Раннесредневековая Европа

Смотрите также: Список водяных мельниц раннего средневековья

Древняя технология водяного колеса не ослабевала и в период раннего средневековья, когда появление новых документальных жанров, таких как юридические кодексы , монастырские уставы , а также агиография , сопровождалось резким увеличением упоминаний о водяных мельницах и колесах.

Самое раннее вертикальное колесо приливной мельницы находится в Киллотерене VI века недалеко от Уотерфорда , Ирландия . в то время как первое известное горизонтальное колесо мельницы такого типа родом с Маленького ирландского острова (ок. 630 г.). Что касается использования в обычной скандинавской или греческой мельнице, самые старые из известных горизонтальных колес были раскопаны в ирландском Балликиллине и датируются ок. 636.

Самым ранним раскопанным водяным колесом, приводимым в движение приливной силой, была мельница монастыря Нендрум в Северной Ирландии , датируемая 787 годом, хотя, возможно, более ранняя мельница датируется 619 годом. Приливные мельницы стали обычным явлением в устьях рек с хорошим диапазоном приливов как в Европе, так и в Америке. с использованием недокатных колес.

Водяное колесо, приводящее в действие небольшую деревенскую мельницу в Музее народной архитектуры и быта, Ужгород , Украина

Цистерцианские монастыри , в частности, широко использовали водяные колеса для привода в действие водяных мельниц многих видов. Ранним примером очень большого водяного колеса является до сих пор сохранившееся колесо в Real Monasterio de Nuestra Senora de Rueda начала 13 века , цистерцианском монастыре в регионе Арагон в Испании . Бесспорно, самыми распространенными были мельницы (для кукурузы), но существовали также лесопилки, валялки и мельницы для выполнения многих других трудоемких работ. Водяное колесо оставалось конкурентоспособным по сравнению с паровым двигателем даже во время промышленной революции . Примерно в VIII-X веках ряд ирригационных технологий были завезены в Испанию и, таким образом, представлены в Европе. Одной из таких технологий является Noria, которая по сути представляет собой колесо, оснащенное ковшами на периферийных устройствах для подъема воды. Оно похоже на недопущенное водяное колесо, упомянутое далее в этой статье. Это позволило крестьянам более эффективно приводить в действие водяные мельницы. Согласно книге Томаса Глика « Ирригация и общество в средневековой Валенсии» , Нория, вероятно, возникла откуда-то в Персии . Она использовалась на протяжении веков, прежде чем эта технология была завезена в Испанию арабами, которые переняли ее у римлян. Таким образом, распространение Нории на Пиренейском полуострове «соответствует территории стабильного исламского поселения». Эта технология оказала глубокое влияние на жизнь крестьян. Нория относительно дешева в постройке. Таким образом, это позволило крестьянам более эффективно обрабатывать землю в Европе. Вместе с испанцами технология распространилась в Новый Свет, в Мексику и Южную Америку после испанской экспансии.

Инвентаризация судного дня английских мельниц c. 1086

Собрание, созванное Вильгельмом Нормандским , обычно называемое « Судным днем » или обследованием Судного дня, провело инвентаризацию всей потенциально облагаемой налогом собственности в Англии, которая включала более шести тысяч мельниц, разбросанных по трем тысячам различных мест. по сравнению с менее чем сотней в предыдущем столетии.

Локации

Выбор типа водяного колеса зависел от местоположения. Обычно, если бы были доступны только небольшие объемы воды и высокие водопады, слесарь предпочел бы использовать овершотное колесо . На это решение повлиял тот факт, что ведра могли улавливать и использовать даже небольшой объем воды. Для больших объемов воды с небольшими водопадами следовало бы использовать подточенное колесо, так как оно более приспособлено к таким условиям и дешевле в конструкции. Пока этих запасов воды было в изобилии, вопрос эффективности оставался неактуальным. К 18 веку, когда увеличился спрос на электроэнергию в сочетании с ограниченностью водных ресурсов, упор был сделан на схему эффективности.

Экономическое влияние

К 11 веку в Европе были части, где эксплуатация воды была обычным явлением. Считается, что водяное колесо активно сформировало и навсегда изменило мировоззрение жителей Запада. Европа начала переход от человеческого и животного мускульного труда к механическому труду с появлением водяного колеса. Медеевист Линн Уайт-младший утверждала, что распространение неодушевленных источников энергии было красноречивым свидетельством появления на Западе нового отношения к власти, работе, природе и, прежде всего, технологиям.

Использование энергии воды позволило повысить производительность сельского хозяйства, излишки продовольствия и крупномасштабную урбанизацию, начиная с 11 века. Полезность гидроэнергетики побудила европейцев экспериментировать с другими источниками энергии, такими как ветряные и приливные мельницы. Водяные колеса повлияли на строительство городов, а точнее каналов. Технологии, которые были разработаны в этот ранний период, такие как затор рек и строительство каналов , вывели Европу на гидравлически ориентированный путь, например, технологии водоснабжения и орошения были объединены для изменения мощности подачи колеса. Это иллюстрирует степень, в которой существовала значительная степень технологических инноваций, отвечающих растущим потребностям феодального государства .

Применение водяного колеса

Рудоштемпельная мельница (позади рабочего, достающего руду из желоба). Из произведения Георга Агриколы « De re Metallica» (1556 г.)

Водяная мельница использовалась для измельчения зерна, производства муки для хлеба, солода для пива или грубой муки для каши. Молотковые мельницы использовали колесо для работы молотков. Одним из типов была валяльная мельница , которая использовалась для изготовления тканей. Отбойный молоток также использовался для изготовления кованого железа и придания ему полезных форм, что в противном случае было трудоемким. Водяное колесо также использовалось в производстве бумаги , перемалывая материал до состояния кашицы. В 13 веке водяные мельницы, использовавшиеся для ковки по всей Европе, повысили производительность раннего производства стали. Наряду с владением порохом, водная мощь обеспечивала европейским странам мировое военное лидерство с 15 века.

Европа 17-18 веков

Миллрайты различали две силы, импульс и вес, действующие в водяных колесах задолго до Европы XVIII века. Фицгерберт, писатель-аграрник XVI века, писал: «Колесо сушит как под тяжестью воды, так и под действием силы [импульса]». Леонардо да Винчи также обсуждал силу воды, отмечая, что «удар [воды] не имеет веса, а возбуждает силу веса, почти равную ее собственной силе». Однако даже при осознании двух сил, веса и импульса, оставалась путаница в отношении преимуществ и недостатков этих двух сил, и не было четкого понимания превосходящей эффективности веса. До 1750 года не было уверенности в том, какая сила доминирует, и было широко распространено мнение, что обе силы действовали друг с другом с одинаковым вдохновением. Водяное колесо вызвало вопросы о законах природы, особенно о законах силы . В работе Евангелисты Торричелли о водяных колесах использовался анализ работы Галилея о падающих телах, согласно которому скорость воды, вытекающей из отверстия под его головой, в точности эквивалентна скорости, которую капля воды приобретает при свободном падении с той же высоты.

Промышленная Европа

Колесо леди Изабеллы , Лакси, остров Мэн, раньше приводило в движение шахтные насосы.

Водяное колесо было движущей силой самых ранних этапов индустриализации в Британии. В гидромолотах и ​​сильфонах доменных печей использовались возвратно-поступательные устройства с водяным приводом. Водяная рама Ричарда Аркрайта приводилась в движение водяным колесом.

Самым мощным водяным колесом, построенным в Соединенном Королевстве, было водяное колесо Quarry Bank Mill мощностью 100 л.с. недалеко от Манчестера. Имея высокую грудь, он был снят с эксплуатации в 1904 году и заменен несколькими турбинами. Сейчас он отреставрирован и представляет собой музей, открытый для публики.

Самое большое действующее водяное колесо на материковой Великобритании имеет диаметр 15,4 м (51 фут) и было построено компанией De Winton из Кернарфона. Он расположен в мастерских Динорвика Национального музея сланца в Лланберисе , Северный Уэльс .

Самое большое действующее водяное колесо в мире — Колесо Лакси (также известное как Леди Изабелла ) в деревне Лакси , остров Мэн . Его диаметр 72 фута 6 дюймов (22,10 м) и ширина 6 футов (1,83 м) поддерживается Национальным наследием острова Мэн .

Во время промышленной революции , в первой половине XIX века, инженеры начали разрабатывать более совершенные колеса. В 1823 году Жан-Виктор Понселе изобрел очень эффективную конструкцию колеса с перекатом , которая могла работать на очень низких головках, которая была коммерциализирована и стала популярной к концу 1830-х годов. Другие конструкции, такие как колесо Сагебиена , появились позже. В то же время Клод Бурден работал над совершенно другой машиной, которую он назвал турбиной , а его ученик Бенуа Фурнейрон сконструировал первую коммерческую машину в 1830-х годах.

Развитие водяных турбин привело к снижению популярности водяных колес. Основное преимущество турбин заключается в том, что их способность использовать головку намного превышает диаметр турбины, тогда как водяное колесо не может эффективно использовать головку, превышающую ее диаметр. Переход от водяных колес к современным турбинам занял около ста лет.

Северная Америка

Подвесное колесо с ободом на складе Portland Basin Canal Warehouse.

Водяные колеса использовались для привода в действие лесопилок, мельниц и для других целей во время развития Соединенных Штатов. Водяное колесо диаметром 40 футов (12 м) в Маккое, штат Колорадо , построенное в 1922 году, является сохранившимся из многих, которые поднимали воду для орошения из реки Колорадо .

Двумя ранними улучшениями были колеса с подвеской и зубчатая передача на ободе. Колеса с подвеской сконструированы так же, как колесо велосипеда, обод поддерживается под напряжением ступицы - это привело к созданию более легких колес большего размера, чем в предыдущей конструкции, где тяжелые спицы находились под сжатием. Ободная передача подразумевала добавление зубчатого колеса к ободу или кожуху колеса. Коротковая шестерня зацеплялась с ободной шестерней и передавала мощность на мельницу с помощью независимого линейного вала. Это сняло вращательное напряжение с оси, которая, таким образом, могла быть легче, а также обеспечило большую гибкость в расположении силовой передачи. Вращение вала было увеличено по сравнению с вращением колеса, что привело к меньшим потерям мощности. Пример этого дизайна, впервые предложенного Томасом Хьюсом и усовершенствованного Уильямом Армстронгом Фэйрберном, можно увидеть на отреставрированном колесе 1849 года на складе Portland Basin Canal Warehouse .

В некоторой степени родственными были рыбные колеса, используемые на северо-западе Америки и на Аляске, которые вылавливали лосося из потока рек.

Австралия

Водяное колесо Гарфилда (построено в 1887 г.)

В Австралии относительно сухой климат, тем не менее, там, где были доступны подходящие водные ресурсы, в Австралии в 19 веке были построены водяные колеса. Они использовались для питания лесопилок, мукомольных заводов и штамповочных батарей, используемых для дробления золотосодержащей руды. Яркими примерами водяных колес, используемых в операциях по добыче золота, были большое водяное колесо Гарфилда возле Чьютона — одно из по крайней мере семи водяных колес в окрестностях — и два водяных колеса у водопада Аделонг ; некоторые остатки существуют на обоих объектах. В горнодобывающем районе Валгаллы когда-то было как минимум два водяных колеса, одно из которых было доставлено на место из Порт-Альберта по краю с помощью новой тележки, что заняло почти 90 дней. Водяное колесо в Джиндабайне , построенное в 1847 году, было первой машиной, использовавшейся для извлечения энергии — для мукомольного производства — из реки Сноуи .

Компактные водяные колеса, известные как колеса Детриджа , использовались не в качестве источников энергии, а для измерения потоков воды на орошаемые земли.

Новая Зеландия

Водяные колеса широко использовались в Новой Зеландии. Хорошо сохранившиеся остатки водяного колеса шахты Янг-Австралийский находятся недалеко от города-призрака Карриктаун . а колеса водяного колеса мельницы Феникса находятся недалеко от Оамару .

Индия

Ранняя история водяной мельницы в Индии неясна. В древних индийских текстах, датируемых IV веком до нашей эры, упоминается термин чаккаваттака (вращающееся колесо), который в комментариях объясняется как арахатта-гхати-янта (машина с прикрепленными к ней горшками-колесами). На этом основании Джозеф Нидэм предположил, что машина была норией . Терри С. Рейнольдс, однако, утверждает, что «термин, используемый в индийских текстах, неоднозначен и не указывает явно на устройство с водяным приводом». Торкильд Шиолер утверждал, что «более вероятно, что эти отрывки относятся к некоторому типу водоподъемного устройства с гусеничным или ручным управлением, а не к водоподъемному колесу с водяным приводом».

Согласно греческой исторической традиции, Индия получила водяные мельницы от Римской империи в начале 4 века нашей эры, когда некий Метродорос ввел «водяные мельницы и бани, неизвестные среди них [брахманов] до тех пор». Вода для орошения сельскохозяйственных культур обеспечивалась с помощью водоподъемных колес, некоторые из которых приводились в движение силой течения реки, из которой поднималась вода. Этот тип устройства для поднятия воды использовался в древней Индии , еще до того, как, по мнению Пейси, его использование в более поздней Римской империи или Китае. хотя первые литературные, археологические и графические свидетельства водяного колеса появились в эллинистическом мире.

Около 1150 года астроном Бхаскара Ачарья наблюдал за колесами, поднимающими воду, и представил себе, что такое колесо поднимает достаточно воды, чтобы пополнить поток, приводя его в действие, по сути, как вечный двигатель . Строительство гидротехнических сооружений и аспекты водной технологии в Индии описаны в арабских и персидских трудах. В средние века распространение индийских и персидских ирригационных технологий привело к созданию передовой ирригационной системы, которая способствовала экономическому росту, а также способствовала росту материальной культуры.

Исламский мир

Смотрите также: Мусульманская сельскохозяйственная революция

Нории Хамы на реке Оронт

После распространения ислама инженеры исламского мира продолжили водные технологии древнего Ближнего Востока; о чем свидетельствуют раскопки канала в районе Басры с остатками водяного колеса, датируемого VII веком. В Хаме в Сирии до сих пор сохранились некоторые из своих больших колес на реке Оронт , хотя они больше не используются. Один из крупнейших имел диаметр около 20 метров (66 футов), а его край был разделен на 120 отсеков. Еще одно колесо, которое все еще находится в эксплуатации, находится в Мурсии в Испании , Ла-Нора, и хотя оригинальное колесо было заменено стальным, в остальном мавританской система во время Аль-Андалуса практически не изменилась. Некоторые средневековые исламские водяные колеса с отсеками могли поднимать воду на высоту до 30 метров (100 футов). Мухаммада ибн Закарии ар-Рази » В «Китаб аль-Хави в X веке описывается нория в Ираке, которая могла поднимать до 153 000 литров в час (34 000 имп галлонов в час) или 2550 литров в минуту (560 имп галлонов в минуту). ). Это сопоставимо с производительностью современных нориев в Восточной Азии , которые могут поднимать до 288 000 литров в час (63 000 имп галлонов в час) или 4800 литров в минуту (1100 имп галлонов в минуту).

Водяное колесо в Джамби , Суматра , гр. 1918 год

Промышленное использование водяных мельниц в исламском мире восходит к 7 веку, тогда как водяные мельницы с горизонтальными и вертикальными колесами широко использовались к 9 веку. В исламском мире использовались различные промышленные водяные мельницы, в том числе мельницы , шелушители , лесопилки , судостроительные заводы, штамповочные заводы , сталелитейные заводы , сахарные заводы и приливные мельницы . К 11 веку в каждой провинции исламского мира работали эти промышленные водяные мельницы, от Аль-Андалуса и Северной Африки до Ближнего Востока и Центральной Азии . Мусульманские и христианские инженеры также использовали коленчатые валы и водяные турбины , шестерни водяных мельниц и водоподъёмных машин , а также плотины в качестве источника воды, используемой для подачи дополнительной энергии водяным мельницам и водоподъёмным машинам. Валяльные и сталелитейные заводы, возможно, распространились из исламской Испании в христианскую Испанию в 12 веке. Промышленные водяные мельницы также использовались в крупных фабричных комплексах, построенных в Аль-Андалусе между 11 и 13 веками.

Инженеры исламского мира разработали несколько решений для достижения максимальной производительности водяного колеса. Одним из решений было установить их на опорах мостов , чтобы воспользоваться увеличением потока. Другим решением была судоходная мельница — тип водяной мельницы, приводившейся в движение водяными колесами, установленными на бортах кораблей, пришвартованных посередине течения. Этот метод использовался вдоль рек Тигр и Евфрат 10-го века в Ираке , где большие судовые мельницы из тика и железа могли производить 10 тонн муки из кукурузы каждый день для зернохранилища в Багдаде . Механизм маховика , служащий для сглаживания передачи мощности от приводного устройства к ведомой машине, был изобретен Ибн Бассалом ( фл. 1038–1075) из Аль-Андалуса ; он первым применил маховик в сакия ( цепной насос ) и нория. Инженеры Аль-Джазари в 13 веке и Таки ад-Дин в 16 веке описали в своих технологических трактатах множество изобретательных водоподъёмных машин. Они также использовали водяные колеса для питания различных устройств, в том числе различных водяных часов и автоматов .

Современные разработки

Гидравлическое колесо

Недавняя разработка колеса для грудного выстрела представляет собой гидравлическое колесо, которое эффективно включает в себя системы автоматического регулирования. Одним из примеров является Aqualienne. Он генерирует от 37 до 200 кВт электроэнергии на расстоянии 20 м. ³ (710 куб. футов) расход воды с напором от 1 до 3,5 м (от 3 до 11 футов). Он предназначен для производства электроэнергии на месте бывших водяных мельниц.

Эффективность

Колеса с овершотом (и особенно с обратным выстрелом) являются наиболее эффективным типом; колесо с обратным выстрелом Стальное кроме самых совершенных и хорошо сконструированных может быть более эффективным (около 60%), чем все турбины, . В некоторых ситуациях колесо с промахом предпочтительнее турбины.

Разработка колес гидротурбин с повышенным КПД (>67%) открыла альтернативный путь установки водяных колес на существующие мельницы или реконструкцию заброшенных мельниц.

Мощность колеса

Энергия, доступная колесу, состоит из двух компонентов:

• Кинетическая энергия – зависит от того, насколько быстро движется вода, когда она попадает в колесо.
• Потенциальная энергия - зависит от изменения высоты воды между входом в колесо и выходом из него.

Кинетическая энергия может быть учтена путем преобразования ее в эквивалентный напор, скоростной напор, и прибавления ее к фактическому напору. Для стоячей воды скоростной напор равен нулю, а для медленно движущейся воды в хорошем приближении он пренебрежимо мал и им можно пренебречь. Скорость в хвостовой гонке не учитывается, поскольку для идеального колеса вода уходила бы с нулевой энергией, что требует нулевой скорости. Это невозможно, вода должна отходить от колеса, и это является неизбежной причиной неэффективности.

Мощность – это скорость доставки энергии, которая определяется скоростью потока. Было подсчитано, что древний римский керн с приводом от осла или рабов производил около половины лошадиной силы , горизонтальное водяное колесо - чуть более половины лошадиной силы, вертикальное водяное колесо с недопущенным верхом производило около трех лошадиных сил, а средневековое водяное колесо Овершотное водяное колесо производило до сорока-шестидесяти лошадиных сил.

Количества и единицы

• $\eta =$ эффективность
• $\rho =$ плотность воды м (1000 кг/ ³ )
• $A=$ площадь поперечного сечения канала (м ² )
• $D=$ диаметр колеса (м)
• $P=$ мощность (Вт)
• $d=$ расстояние (м)
• $g=$ сила тяжести (9,81 м/с ² = 9,81 Н/кг)
• $h=$ голова (м)
• $h_{p}=$ напор , разница уровней воды (м)
• $h_{v}=$ скоростной напор (м)
• $k=$ поправочный коэффициент скорости. 0,9 для гладких каналов.
• $v=$ скорость (м/с)
• ${\dot {q}}=$ объемный расход (м ³ /с)
• $t=$ время (с)

^{пунктирное обозначение}

Измерения

Параметры измерения напора и расхода водяного колеса

Напор напора $h_{p}$ - это разница по высоте между поверхностями воды в головном и хвостовом каналах. Скоростной напор $h_{v}$ рассчитывается по скорости воды в напорном канале в том же месте, где измеряется напор. Скорость (скорость) $v$ можно измерить методом пуховых палочек, определяя время движения плавающего объекта на измеренном расстоянии. Вода на поверхности движется быстрее, чем вода ближе ко дну и по бокам, поэтому следует применить поправочный коэффициент, как указано в формуле ниже.

Существует множество способов измерения объемного расхода . Два самых простых:

• От площади поперечного сечения и скорости. Они должны быть измерены в одном и том же месте, но это может быть любое место в передней или хвостовой части гонок. Через него должно проходить такое же количество воды, как и через колесо.
• Иногда целесообразно измерить объемный расход методом ковша и секундомера.

Формулы

Количество	Формула
Власть	$P=\eta \cdot \rho \cdot g\cdot h\cdot {\dot {q}}$
Эффективная голова	$h=h_{p}+h_{v}$
Скорость напора	$h_{v}={\frac {v^{2}}{2\cdot g}}$
Объемный расход	${\dot {q}}=A\cdot v$
Скорость воды (скорость)	$v=k\cdot {\frac {d}{t}}$

Практические правила

Грудь и перекус

Количество	Примерная формула
Мощность (при КПД 70 %)	$P=7000\cdot {\dot {q}}\cdot h$
Оптимальная скорость вращения	${\frac {21}{\sqrt {D}}}$ об/мин

Традиционные недокатные колеса

Количество	Примерная формула
Мощность (при КПД 20 %)	$P=100\cdot A\cdot v^{3}$
Оптимальная скорость вращения	${\frac {9\cdot v}{D}}$ об/мин

Реактивная турбина гидравлической части колеса

Параллельной разработкой является гидравлическая реактивная турбина колеса/детали, которая также включает в себя водослив в центре колеса, но использует лопасти, расположенные под углом к ​​потоку воды. Машина давления штока WICON (SPM) использует этот поток. Расчетный КПД 67%.

Школа гражданского строительства и окружающей среды Саутгемптонского университета в Великобритании исследовала оба типа гидравлических колесных машин, оценила их гидравлический КПД и предложила улучшения, например, роторную машину с гидравлическим давлением. (Расчетный максимальный КПД 85%).

Водяные колеса этого типа обладают высокой эффективностью при частичных нагрузках/переменных расходах и могут работать при очень низком напоре, < 1 м (3 фута 3 дюйма). В сочетании с генераторами переменного тока с осевым потоком и постоянными магнитами с прямым приводом и силовой электроникой они представляют собой жизнеспособную альтернативу для производства гидроэлектроэнергии с низким напором .

См. также

• Гидроэлектроэнергия
• Колесо Пелтона
• Водяная турбина
• Водяная мельница

Для устройств для подъема воды для орошения

• Нория
• Сакиа

Устройства для подъема воды для осушения земель

• Совок колеса

Пояснительные примечания

^ Пунктирные обозначения. Точка над количеством означает, что это ставка. Другими словами, сколько каждая секунда или сколько в секунду. В этой статье q — объем воды и ${\dot {q}}$ это объем воды в секунду. q, как и количество воды, используется во избежание путаницы с v, обозначающим скорость.

Общие и цитируемые ссылки

• Сото Гэри, Водяное колесо . том. 163. № 4. (январь 1994 г.), с. 197
• аль-Хассани, СТС, Вудкок, Э. и Сауд, Р. (2006) 1001 изобретение: мусульманское наследие в нашем мире , Манчестер: Фонд научных технологий и цивилизации, ISBN   0-9552426-0-6
• Аллан. 18 апреля 2008 г. Водяное колесо Undershot.
• Доннерс, К.; Велькенс, М.; Декерс, Дж. (2002), «Водяные мельницы в районе Сагалассоса: исчезающая древняя технология», Anatolian Studies , vol. 52, Анатолийские исследования, Том. 52, стр. 1–17, doi : 10.2307/3643076 , JSTOR   3643076 , S2CID   163811541.
• Глик, Т.Ф. (1970) Ирригация и общество в средневековой Валенсии , Кембридж, Массачусетс: Belknap Press of Harvard University Press, ISBN   0-674-46675-6
• Грин, Кевин (2000), «Технологические инновации и экономический прогресс в древнем мире: новый взгляд на М.И. Финли», The Economic History Review , vol. 53, нет. 1, стр. 29–59, номер документа : 10.1111/1468-0289.00151.
• Хилл, Д.Р. (1991) «Машиностроение на средневековом Ближнем Востоке», Scientific American , 264 (5 мая), стр. 100–105.
• Лукас, Арканзас (2005). «Промышленное мукомольное производство в древнем и средневековом мире: обзор свидетельств промышленной революции в средневековой Европе». Технологии и культура . 46 (1): 1–30. дои : 10.1353/tech.2005.0026 . S2CID   109564224 .
• Льюис, MJT (1997) Millstone and Hammer: истоки гидроэнергетики , University of Hull Press, ISBN   0-85958-657-X
• Мортон, В.С. и Льюис, К.М. (2005) Китай: его история и культура , 4-е изд., Нью-Йорк: McGraw-Hill, ISBN   0-07-141279-4
• Мерфи, Дональд (2005), Раскопки мельницы в Киллотерене, графство Уотерфорд, как часть проекта объездной дороги Уотерфорда N-25 (PDF) , Эстуарная/аллювиальная археология в Ирландии. На пути к передовой практике, Университетский колледж Дублина и Национальное управление автомобильных дорог, архивировано из оригинала (PDF) 18 ноября 2007 г. , получено 17 марта 2010 г.
• Нидхэм, Дж. (1965) Наука и цивилизация в Китае - Том. 4: Физика и физические технологии – Часть 2: Машиностроение , Издательство Кембриджского университета, ISBN   0-521-05803-1
• Нюрнбергк, Д.М. (2005) Водяные колеса с зобными каналами: принципы расчета и новые результаты , Детмольд: Шефер, ISBN   3-87696-121-1
• Нюрнбергк, Д.М. (2007) Водяные колеса со свободными уклонами: принципы проектирования и расчета , Детмольд: Шефер, ISBN   3-87696-122-X
• Пейси, А. (1991) Технологии в мировой цивилизации: тысячелетняя история , 1-е издание MIT Press, Кембридж, Массачусетс: MIT, ISBN   0-262-66072-5
• Олесон, Джон Питер (1984), Греческие и римские механические водоподъемные устройства: история технологии , University of Toronto Press, ISBN  978-90-277-1693-4
• Куаранта Эмануэле, Ревелли Роберто (2015), «Эксплуатационные характеристики, потери мощности и оценка механической мощности для водяного колеса с грудью», Energy , 87 , Energy, Elsevier: 315–325, doi : 10.1016/j.energy.2015.04.079
• Олесон, Джон Питер (2000), «Подъем воды», в Викандере, Орджане (ред.), Справочник по древним водным технологиям , технологиям и изменениям в истории, том. 2, Лейден: Брилл, стр. 217–302, ISBN.  978-90-04-11123-3
• Рейнольдс, Т.С. (1983) Сильнее ста человек: история вертикального водяного колеса , Исследования Джона Хопкинса по истории технологий: Новая серия 7 , Балтимор: Издательство Университета Джонса Хопкинса, ISBN   0-8018-2554-7
• Шиолер, Торкильд (1973), Римские и исламские водоподъемные колеса , издательство Odense University Press, ISBN  978-87-7492-090-8
• Шеннон, Р. 1997. «Машиностроение водяных колес» . Архивировано из оригинала 20 сентября 2017 г. .
• Сиддики, Иктидар Хусейн (1986). «Водные сооружения и ирригационная система в Индии в домогольские времена». Журнал экономической и социальной истории Востока . 29 (1): 52–77. дои : 10.1163/156852086X00036 .
• Сайсон, л. (1965) Британские водяные мельницы , Лондон: Бэтсфорд, 176 стр.
• Викандер, Орджан (1985), «Археологические свидетельства ранних водяных мельниц. Промежуточный отчет», History of Technology , vol. 10, стр. 151–179.
• Викандер, Орджан (2000), «Водяная мельница», в Викандер, Орджан (редактор), Справочник по древним водным технологиям , технологиям и изменениям в истории, том. 2, Лейден: Брилл, стр. 371–400, ISBN.  978-90-04-11123-3
• Уилсон, Эндрю (1995), «Водная энергия в Северной Африке и развитие горизонтального водяного колеса», Журнал римской археологии , том. 8, стр. 499–510.
• Уилсон, Эндрю (2002), «Машины, энергетика и древняя экономика», Журнал римских исследований , том. 92, [Общество содействия римским исследованиям, издательство Кембриджского университета], стр. 1–32, doi : 10.2307/3184857 , JSTOR   3184857 , S2CID   154629776

Внешние ссылки

• Глоссарий терминов водяного колеса
• Эссе/аудиоклип
• WaterHistory.org Несколько статей о водяных колесах
• Компьютерное моделирование недопущенного водяного колеса. Архивировано 10 августа 2009 г. в Wayback Machine.
• Персидское колесо в Индии, картина 1814–1815 годов с пояснительным текстом, на сайте Британской библиотеки .
• Компьютерное моделирование водяного колеса с промахом. Архивировано 10 августа 2009 г. в Wayback Machine.
• Руководство по конструкции водяного колеса: диссертация, представленная в сельскохозяйственном колледже Северной Каролины. и мех. Искусство Л. Т. Ярбро , июнь 1893 г.
• Литейные выкройки для 18 различных валлийских кожухов водяного колеса - 2015 г.