Суу тегирмени: ачылыш мааниси, масштабы, түзүлүш жана иштөө принциби

2024 Автор: Henry Conors | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-02-12 10:15

Суу тегирменин ойлоп табуу технологиясынын тарыхы жана өнүгүшү үчүн чоң мааниге ээ болгон. Биринчи мындай курулуштар Байыркы Римде сууну ташып чыгуу үчүн колдонулса, кийинчерээк ун алуу үчүн жана башка өнөр жайлык максаттарда колдонула баштаган.

Ойлоп табуу окуясы

Суу дөңгөлөктү байыркы убакта адамдар ойлоп тапкан, анын аркасында адам ишенимдүү жана жөнөкөй кыймылдаткычка ээ болгон, анын колдонулушу жыл сайын кеңейүүдө. Биздин заманга чейинки I кылымда эле Рим окумуштуусу Витрувий «Архитектура боюнча 10 китеп» деген трактатында мындай түзүлүштү сүрөттөгөн. Анын аракети дөңгөлөктүн анын бычактарына суунун агымынын таасиринен айлануусуна негизделген. Жана бул ачылыштын биринчи практикалык колдонулушу дандарды майдалоо мүмкүнчүлүгү болгон.

Тегирмендердин тарыхы байыркы адамдар ун алуу үчүн колдонгон биринчи тегирмен таштарынан башталат. Мындай түзүлүштөр адегенде кол менен болгон, андан кийин ун дөңгөлөгүн айландырган кулдардын же жаныбарлардын физикалык күчүн колдоно башташкан.

Суу тегирменинин тарыхы дарыянын агымынын күчү менен айдалган дөңгөлөктүн дизайнын колдонуу менен башталган.данды унга айлантуу процесси жана мунун негизи биринчи мотордун жаралышы болгон. Байыркы машиналар чадуфондор деп аталган ирригациялык түзүлүштөрдөн пайда болгон, алар дарыядан сууну жерди жана талааларды сугарууда колдонулган. Мындай приборлор жээкке орнотулган бир нече кашыктан турган: айлануу учурунда сууга чөмүлдүрүлүп, кашыктап, өйдө көтөргөндөн кийин аны аңтарып салышкан.

Байыркы шамал тегирмендерин уюштуруу

Убакыттын өтүшү менен адамдар суу тегирмендерин куруп, суунун күчү менен ун чыгара башташкан. Мындан тышкары, тегиз жерлерде, дарыялардын агымынын төмөн ылдамдыгында, басымды жогорулатуу үчүн дамбалар уюштурулуп, суунун деңгээлинин жогорулашын камсыз кылган. Кыймылды тегирмендин түзүлүшүнө өткөрүү үчүн эки дөңгөлөктөн эки дөңгөлөктөн жасалган тиштүү кыймылдаткычтар ойлоп табылган.

Айлануу октору параллелдүү болгон ар кандай диаметрдеги дөңгөлөктөрдүн системасын колдонуу менен байыркы ойлоп табуучулар адамдардын жыргалчылыгына багыттала турган кыймылды өткөрүп жана өзгөртө алышкан. Мындан тышкары, чоңураак дөңгөлөк анын диаметри экинчи, кичинесинен ашкан сайын, азыраак айлануусу керек. Биринчи дөңгөлөк тиштүү системалары мындан 2 миң жыл мурун колдонула баштаган. Ошондон бери ойлоп табуучулар менен механиктер 2 гана эмес, андан көп дөңгөлөктөрдү колдонуп, тиштүү механизмдердин көптөгөн вариацияларын ойлоп табышты.

Байыркы доордогу суу тегирменинин аппараты сүрөттөлгөнVitruvius, 3 негизги бөлүктөн турган:

1. Суу менен айланган канаттары бар тик дөңгөлөктөн турган кыймылдаткыч.
2. Өтүү механизми – бул экинчи вертикалдуу тиштүү дөңгөлөк (өткөргүч), ал пинион деп аталган үчүнчү горизонталдуу дөңгөлөктү бурат.
3. Иштетүүчү механизм эки тегирмен ташынан турат: үстүнкү тегирмени тиштүү механизм менен башкарат жана анын вертикалдуу валына орнотулган. Ун үчүн дан тегирмендин үстүнкү ташынын үстүндө жайгашкан чака-воронкага куюлган.

Суу дөңгөлөктөрү суунун агымына салыштырмалуу бир нече позицияда орнотулган: ылдый жакта - агымы жогорку дарыяларда. Эң кеңири таралгандары төмөнкү бычак менен сууга чөгүп, эркин агымга орнотулган "асма" конструкциялар болгон. Кийинчерээк алар суу дөңгөлөктөрүнүн орто жана үстү тешилүүчү түрлөрүн колдоно башташты.

Эң жогорку мүмкүн болгон эффективдүүлүк (эффективдүүлүк=75%) чоң дарыяларда: Днепр, Кура, ж.б.

Суу тегирменинин ачылышынын мааниси биринчи антиквардык механизмдин ойлоп табылганында, кийинчерээк аны өнөр жай өндүрүшүндө колдонууга мүмкүн болгон, бул технологиянын өнүгүү тарыхында маанилүү этап болуп калды.

Орто кылымдагы гидротехникалык курулуштар

Европадагы биринчи суу тегирмендери, тарыхый маалыматтар боюнча, Улуу Карлдын тушунда (б.з. 340-ж.) Германияда пайда болгон жанаРимдиктерден карызга алынган. Ошол эле учурда мындай механизмдер 11-кылымдын аягында Франциянын дарыяларында курулган. буга чейин 20 миңге жакын тегирмен болгон. Ошол эле учурда Англияда алардын саны 5,5 миңден ашкан.

Суу тегирмендери Орто кылымдарда бүткүл Европада кеңири таралган, алар айыл чарба продукцияларын кайра иштетүүдө (ун, май тегирмендери, фуллерлор), шахталардан суу чыгарууда жана металлургия өндүрүшүндө колдонулган. 16-кылымдын аягында алардын 300 миңи болгон жана 18-кылымда. - 500 миң. Ошол эле учурда аларды техникалык жактан жакшыртуу жана кубаттуулугун жогорулатуу (600дөн 2220 аттын күчүнө чейин) орун алды

Белгилүү сүрөтчү жана ойлоп табуучу Леонардо да Винчи да өз жазууларында дөңгөлөктөрдүн жардамы менен суунун энергиясын жана күчүн колдонуунун жаңы жолдорун ойлоп табууга аракет кылган. Ал, мисалы, дөңгөлөккө берилген суунун агымы менен кыймылга келтирилген, башкача айтканда, процесс автоматташтырылган тик араанын конструкциясын сунуш кылган. Леонардо ошондой эле гидротехникалык курулуштарды колдонуунун бир нече варианттарынын чиймелерин жасаган: фонтандар, саздарды кургатуу жолдору ж.б.

ГЭСтин жаркын мисалы болуп Версаль, Трианон жана Марли (Франция) шаарларындагы фонтандарды жана дворецтерди суу менен камсыздоо механизми болгон, ал үчүн дарыяга атайын дамба курулган. Сена. Суу сактагычтан 12 метрлик 14 түбүн тешип өтүүчү дөңгөлөккө басым астында суу берилип, алар 221 насостун жардамы менен 162 м бийиктикке суу түтүгүнө чейин көтөрүлүп, андан сарайларга жана фонтандарга агып келген. Берилген суунун суткалык көлөмү 5 миң м3^3.

Суу тегирмен кантип иштейт

Мындай тегирмендин конструкциясы көптөгөн кылымдар бою өзгөрүүсүз калган. Курулуш үчүн негизги материал жыгач болуп, андан сарай курулуп, дөңгөлөктөр жана шахталар жасалган. Металл кээ бир бөлүктөрдө гана колдонулган: октор, бекиткичтер, кронштейндер. Кээде сарай таштан курулган.

Суу энергиясын колдонгон тегирмендердин түрлөрү:

1. Толкундуу - аккан тоо дарыяларында курулган. Конструкциясы боюнча алар азыркы турбиналарга окшош: пыштар вертикалдуу дөңгөлөктүн негизине бурчта жасалган, суунун агымы түшкөндө тегирмендин ташы жылган айлануу пайда болгон.
2. Дөңгөлөк, анда "суу" дөңгөлөгү өзү айланган. Эки түрү курулган - төмөнкү жана жогорку согуш менен.

Суу плотинадан үстүнкү тегирменге келип, андан кийин ал лоток боюнча арыктары бар дөңгөлөккө багытталып, анын салмагынан айланып турган. Төмөнкү күрөштү колдонууда, суу агымына чөмүлгөндө кыймылга келтирилген бычактары бар дизайн колдонулат. Иштин натыйжалуулугун жогорулатуу үчүн дарыянын бир бөлүгүн гана бөгөттөп турган дамба колдонулчу.

Төмөнкү сүрөттө кадимки жыгачтан жасалган суу тегирменинин түзүлүшү көрсөтүлгөн: айлануу кыймылы төмөнкү жетектен (дөңгөлөк) [6] келет, үстү жагында дан үчүн чака (бункер) [1] жана чуңкур [2], тегирмен таштарына [3] берип. Алынган ун табакка [4] түшүп, анан сандыкка же баштыкка [5] төгүлгөн.

Дандын берилишин жөнгө салуу диспенсер, тешиги бар атайын коробка аркылуу аткарылган, ал майдалоочу ундун майдалыгына таасир эткен. Аны алгандан кийин көкүрөктүн үстүнө орнотулган атайын электен өткөрүү керек болчу, ал кичинекей механизм аркылуу термелчү.

Кээ бир суу тегирмендери данды майдалоо үчүн гана эмес, дан эгиндери жасалган таруу, гречка же сулу кабыгын тазалоо үчүн да колдонулган. Мындай машиналар круперлер деп аталды. Ишкер ээлери тегирмен конструкцияларын сүйрөө үчүн, үй кездемесин кийиздөө үчүн, жүндү тароо үчүн ж.б. колдонушкан.

Россиядагы тегирмендерди куруу

Байыркы орус жылнаамаларында суу дөңгөлөктөрү жана тегирмендери жөнүндө сөз 9-кылымдан кездешет. Башында алар данды майдалоо үчүн гана колдонулуп, алар "ун" жана "нан" деген лакап атка ээ болгон. 1375-жылы князь Подольский Корпатович Доминикан монастырына устав боюнча дан комбинатын куруу укугун берген. Ал эми 1389-жылы мындай имарат керээзи боюнча князь Дмитрий Донскойдун аялына калган.

Великий Новгороддо тегирмендин курулушу жөнүндө айтылган кайың кабыгынан жасалган документ 14-кылымга таандык. 16-кылымдын Псков хроникасы. Волхов дарыясында мындай курулуштун курулушу женунде айтып бергиле, ага буткул жергиликтуу калк катышкан. Дарыянын бир бөлүгүн тоскон дамба курулган, бирок катуу суу ташкынынан улам ал урап калган.

Тексиз жерде Россиядагы суу тегирмендери толтуруучу дөңгөлөк менен курулган. 14-15-кылымдарда. кай-сылдаган аппараттар пайда боло баштадыдөңгөлөк вертикалдуу валга туурасынан жайгаштырылган.

Бул конструкциялар эч кандай чиймелер жана схемаларсыз өз алдынча үйрөнгөн усталар тарабынан курулган. Мындан тышкары, алар буга чейин курулган курулуштарды көчүрүп эле тим болбостон, ар бир жолу өздөрүнүн инновацияларын өздөрүнүн аппаратына кошуп алышкан. Улуу Пётрдун тушунда да Россияга Европа өлкөлөрүнөн бул жаатта өз өнөрүн жана билимин көрсөткөн чеберлер келе баштаган.

Петрдин шериктештеринин бири, Уралда 12 ири заводду курган атактуу инженер Вильям Генин алардын иштешин гидроэлектрстанциялардан камсыз кыла алган. Кийинчерээк суу энергиясын бүткүл Россияда тоо-кен жана металл иштетүү ишканаларын курууда адистер кеңири пайдаланышкан.

18-кылымдын башында бүткүл территорияда өндүрүштүн иштеши үчүн гидравликалык установкаларды колдонгон 3 миңге жакын фабрикалар иштеген. Булар металлургия, пилорама, кагаз, токуу жана башка ишканалар эле.

Тоо-кен металлургия комбинатын энергия менен камсыз кылуу боюнча эң атактуу жана уникалдуу комплекс 1787-жылы инженер К. Д. Фролов тарабынан дүйнөдө теңдеши жок Змеиногорск шахтасында курулган. Анын ичине дамба, суу алуучу курулуштар кирген, алардан суу жер астындагы чуңкурлар аркылуу ачык каналга (узундугу 535 м) тегирменге өтүп, ал жерден пилораманын дөңгөлөгү айланган. Андан ары суу кийинки жер астындагы канал аркылуу шахтадан руданы көтөрүүчү машинанын гидродөңгөлөктөрүнө, андан кийин үчүнчү жана төртүнчүгө агып келген. Аягында узундугу 1 кмден ашкан адыр аркылуу кайра дамбанын астындагы дарыяга агып, жалпы жолу 2 кмден ашык,эң чоң дөңгөлөктүн диаметри 17 м. Бардык курулуштар жергиликтүү материалдардан: чопо, жыгач, таш жана темирден курулган. Комплекс 100 жылдан ашык убакыттан бери ийгиликтүү иштеп келе жатат, бирок ушул күнгө чейин Змеиногорский шахтасынын дамбасы гана сакталып калган.

Гидравлика тармагындагы изилдөөлөрдү да атактуу илимпоз М. В. Ломоносов жүргүзгөн, ал үч дөңгөлөктүү гидравликалык установканы эксплуатациялоонун негизинде түстүү айнек ишканасын түзүүгө катышып, өзүнүн илимий ойлорун иш жүзүнө ашырган.. Дагы эки орус академиктеринин - Д. Бернулли менен Л. Эйлердин эмгектери гидродинамика жана гидротехникалык мыйзамдарды колдонууда дүйнөлүк мааниге ээ болуп, бул илимдердин теориялык пайдубалын түптөгөн.

Чыгышта суу энергиясын колдонуу

Кытайда суу дөңгөлөктөрүн колдонуу биринчи жолу 1637-жылы Сунн Инсин китебинде кеңири сүрөттөлгөн. Анда аларды металлургиялык өндүрүш үчүн колдонуу кеңири баяндалган. Кытай конструкциялары адатта горизонталдуу болгон, бирок алардын кубаттуулугу ун жана металл өндүрүү үчүн жетиштүү болгон.

Суу энергиясын колдонуу биринчи жолу 30-жылдары башталган. п. д., кытайлык чиновник суу дөңгөлөктөрүнө негизделген поршендик механизмди ойлоп тапкандан кийин.

Байыркы Кытайда бир нече жүздөгөн тегирмендер курулган, алар дарыялардын боюнда жайгашкан, бирок 10-кылымда. дарыялардагы навигацияга тоскоолдук кылгандыктан өкмөт аларга тыюу сала баштады. Тегирмендердин курулушу акырындык менен коңшу өлкөлөрдө: Японияда жана Индияда, Тибетте кеңейди.

Ислам өлкөлөрүндөгү суу дөңгөлөктөрү

ӨлкөлөрАдамдар ислам динин тутунган Чыгыш - көбүнчө климаты абдан ысык аймак. Байыркы убактан бери үзгүлтүксүз суу менен камсыз кылуу абдан маанилүү болуп саналат. Шаарларды суу менен камсыз кылуу жана аны дарыядан көтөрүү үчүн акведуктар курулган, тегирмендер курулган, аларды алар "нория" деп аташкан.

Тарыхчылардын айтымында, мындай курулуштар 5 миң жыл мурун Сирияда жана башка өлкөлөрдө тургузулган. Өлкөдөгү эң терең дарыялардын бири болгон Оронтес дарыясында лифттердин курулушу суу тегирмендердин эбегейсиз чоң дөңгөлөктөрү түрүндө кеңири жайылган, алар сууну көптөгөн пычактары менен сүзүп алып, суу өткөргүчкө жеткирип турган.

Мындай курулуштун жаркын мисалы болуп Хама шаарынын лифттери саналат, алар биздин заманга чейин сакталып калган, алардын курулушу 13-кылымга таандык. Алар шаардын көркү да, көркү да болуп, бүгүнкү күнгө чейин ишин улантууда.

Гидроэнергетиканы ар кандай тармактарда колдонуу

Ун алуудан тышкары, суу тегирмендеринин масштабы өнөр жайдын төмөнкү түрлөрүнө жайылды:

• мелиорация жана талаалардагы эгиндерди суу менен камсыз кылуу үчүн;
• жыгач иштетүү үчүн суу күчүн колдонгон пилорама;
• металлургия жана металл иштетүү;
• таштарды же башка тектерди иштетүү үчүн тоо-кен казып алууда;
• токуу жана жүндөн токуу фабрикаларында;
• кенден суу көтөрүү үчүн, ж.б.

Колдонуунун эң эски үлгүлөрүнүн бирисуу күчү - Иераполистеги (Түркия) пилорама заводу, анын механизмдери казуулар учурунда табылган жана 6-кылымга таандык. п. e.

Айрым Европа өлкөлөрүндө археологдор Байыркы Рим дооруна таандык эски тегирмендердин калдыктарын табышкан, алар шахталарда казылып алынган алтыны бар кварцты майдалоо үчүн колдонулган.

Суунун күчүн колдонгон эң чоң комплекс, тарыхый маалыматтар боюнча, 1-кылымда курулган. Франциянын түштүгүндөгү Барбегал деген аталышта, 16 ун фабрикасын энергия менен камсыз кылган 16 суу дөңгөлөктөрү бар, ошентип жакын жердеги Алерт шаарын нан менен камсыз кылган. Бул жерде кун сайын 4,5 тонна ун чыгарылды.

Жаникулум дөңсөөсүндөгү ушундай тегирмен комплекси 3-к. император Аурелиан тарабынан бааланган Рим шаары.

Өз колуңуз менен суу түзүлүшүн түзүү

Суу дөңгөлөгү сыяктуу архитектуралык элемент бассейндер, каскаддар же фонтандар менен бирге популярдуулукка ээ болду. Албетте, мындай структуралар практикалык функцияны эмес, кооздукту аткарат. Жыгач тетиктер менен иштөө жөндөмүнө ээ болгон ар бир ээси өз колу менен суу тегирменин кура алат.

Участоктун аянтына жараша 1,5 мден кем эмес, бирок 10 мден ашпаган дөңгөлөктүн өлчөмүн тандоо сунушталат. Тегирмен үйү дагы келечектеги максатына жараша тандалган: инвентарларды сактоо үчүн имарат, балдар ойноочу аянтча жана аймакты кооздоп.

Тетиктердин өндүрүшү:

• суу дөңгөлөк үчүн негиз катары, сиз велосипедди же бычактары илинген кулаган даракты ала аласыз; борбордоанын айланасында айлана турган түтүк болушу керек;
• даяр продукт 2 тирөөчтөгү подшипниктерге орнотулган, алар эмен устундардан, металл бурчтардан, кирпичтен жасалган;
• дөңгөлөктүн үстү жагына суу пычактарга агып өтүүчү чуңкурга туура келиши керек; ал же насосу бар шлангдан алынып келинет, же жамгырдан кийин келет;
• Кызмат мөөнөтүн узартуу үчүн бардык тетиктерди иштетүү сунушталат: жыгач - лакталган, металл - коррозияга каршы сырдалган;
• сууну агызып, каналдарды керебеттер тарапка же башка идишке салуу;
• акыркы этапта имарат декоративдик элементтер менен кооздолгон.

Айыл жергесинде декоративдик суу тегирменин орнотуу пейзажга сонун эстетикалык кошумча болот.

Атактуу тарыхый жел тегирмендер

Эң ири иштеп жаткан суу тегирмени "Леди Изабелла" Ирландия деңизиндеги Мэн аралындагы Лекси айылына жакын жерде жайгашкан. Бул курулуш 1854-жылы жергиликтүү генерал-губернатордун жубайынын урматына өз алдынча инженер Роберт Кэсемент тарабынан тургузулган жана аны куруунун максаты жаратылыш ресурстарын (цинк, коргошун ж..).

Каналдар атайын төшөлгөн, алар аркылуу тоо дарыяларынын суулары көпүрө аркылуу өтүп, диаметри 22 м болгон дөңгөлөктү айландыруу үчүн азыктанган, ал азыркыга чейин дүйнөдөгү эң чоң деп эсептелген, анын аркасында көптөгөн туристтер ийгиликке жетишкенжыл.

Франциянын эң кооз жерлеринин бири - Вернон шаарына жакын жерде жайгашкан эски суу тегирмени (Франция). Анын уникалдуулугу бир кезде Сенанын жээгин бириктирген эски таш көпүрөнүн 2 мамысына таянганында. Анын курулушунун так датасы белгисиз, бирок кээ бир маалыматтар боюнча, ал Ричард Арстан жүрөккө каршылык көрсөтүп турган мезгилде тургузулган жана стратегиялык мааниге ээ болгон. 1883-жылы атактуу сүрөтчү Клод Моне аны полотнолордун бирине түбөлүккө калтырган.

Суу тегирменин түзүү технологиянын өнүгүү тарыхында маанилүү кадам болуп саналат, анткени ал айыл чарба жана башка продуктыларды кайра иштетүү үчүн ар кандай максаттарда колдонула турган биринчи конструкция болуп эсептелет, бул машина жасоого биринчи кадам болгон. дүйнөдө өндүрүш.