строительство водяных мельниц при каком правителе

Водяные мельницы: старинный опыт для получения бесплатного электричества

Энергия воды с древних времен использовалась людьми для облегчения их обременительного труда. Вода в свое время являлась лучшим помощником в решении многих задач. Она была первым и единственным источником энергии. Сегодня прогресс шагнул далеко вперед, но принципы использования гидроэнергетики остались неизменными.

Первые водяные мельницы

Первые воспоминания об использовании движущей силы воды датируются 3000 лет до нашей эры. Это были водяные колеса в Индии, Китае, Древнем Египте. Тогда вода поднималась при помощи колес в оросительные каналы.

Позже древние греки пришли к открытию, что водяные колеса можно соединять с другими механизмами и выполнять с их помощью работу в других направлениях. Так появились первые мельницы. Они перемалывали урожай зерновых культур в муку.

Колесо состояло из двух ободов одного диаметра. Они были соединены между собой перегородками – лопастями. Перегородки образовывали ковши. Само колесо располагалось на горизонтальном валу.

Принцип работы первой водяной мельницы был следующим:

Эволюция водяных мельниц

Быстрыми темпами технология использования гидроэнергии совершенствовалась. Мельницы стали выполнять все больше новых функций, чем значительно облегчали жизнь простым людям. Они брали на себя изнурительную работу в самых разных направлениях производства, за что высоко ценились.

Водяные мельницы вращали станки, пилорамы, выжимали масло, размягчали яблоки для напитков, толкли, пряли, добывали руду. Их использование было повсеместным и в ХХVII-XVIII веке достигло широких масштабов в Росси и мире.

В XIX веке водные механизмы стали вытеснять паровые двигатели. Они не были привязаны к источникам вод, что и было их преимуществом. Однако энергия воды все так же применялась достаточно активно.

Первая водная электростанция

В начале ХХ века водяные двигатели начали возрождаться и переживать новый виток в истории своего развития. В 1882 году в США была создана первая гидроэлектростанция. Динамо-машина, которую приводила в движение энергия воды, подавала электричество на фабрики и в жилые дома. Скоро их заменили водяные турбины, обладающие намного большей мощностью. При этом гидротурбины имели примерно такой же размер, что и водяные колеса.

Перспективы гидроэнергетики

Новое – это давно забытое старое. Современные гидроэлектростанции постепенно набирают популярность и снова становятся востребованными. Те же самые принципы работы механизмов совершенно не изменились спустя столетия. Сегодня малая гидроэнергетика является хорошей альтернативой другим источникам энергии. Ее использование имеет большие перспективы развития, поскольку вопрос безопасности окружающей среды и здоровья человека, сегодня стоит, как никогда, остро.

Водяной электрогенератор – источник бесплатного электричества

Сегодня без проблем можно найти на рынке различные водяные генераторы, миниатюрные ГЭС разной мощности. Их применяют в сельском хозяйстве, для бытовых нужд в частных и загородных домах, на базах отдыха и даже в речном транспорте. Такие генераторы отличаются от старых водяных мельниц только внешним видом и некоторыми немного усовершенствованными механизмами. Выбрать подходящий для себя не сложно, нужно учесть его мощность и напор воды, в зависимости от цели приобретения.

Гидравлическую установку для бесперебойного доступа к электроэнергии можно соорудить собственноручно. Это давно практикуется простыми сельскими жителями. Однако без специальных знаний и определенных навыков не обойтись. Идею сможет воплотить в жизнь только человек, обладающий элементарными знаниями законов физики и механики.

Учеными активно разрабатываются новые технологии и методы использования гидроэнергетики для получения бесплатной электроэнергии. Новые разработки, внедряемые в этой сфере, постепенно снова приводят человечество к энергии воды. Ни солнце, ни ветер, которые тоже рассматриваются в качестве альтернативны, не имеют таких перспектив. Они непостоянны и не могут обеспечить стабильное снабжение энергией. Вода – единственный источник, с которого все начиналось, и к которому все снова возвращается в наше время.

Источник

Водяная мельница

Наша главная пища — хлеб. Он готовится из муки, а её получают, измельчая зерно. Перемалывание муки — тяжёлый труд, и, когда с развитием сельского хозяйства стали производить много зерна, проблема с его переработкой встала особенно остро. Неудивительно, что именно в мукомольном деле возникла одна из первых в истории машин — водяная мельница, вращаемая энергией течения рек.

Чем молоть муку

В древнейшие времена зерно толкли пестиком в ступке, потом выяснили, что легче растирать зерно между двумя камнями, в зернотёрке. Идея использовать вращательные движения при растирании зерна пришла с изобретением колеса. Так появился ручной жёрнов — два дисковидных камня, скользящих один по другому, между которыми перетиралось зерно. В Древней Греции и Риме уже были жернова всех размеров.

Маленькие жернова, наподобие кофемолок, одной рукой держали, а другой вращали. Большие жернова ставили на колоду и вращали двумя руками. Были и огромные жернова, которые крутили рабы, быки или ослы. Монотонность этой работы натолкнула на мысль придумать двигатель, заменив им мускульную силу человека и животных.

Колесо и река

Прототип мельничного колеса — водочерпальное колесо, чадуфон, который появился ещё в V в. до н. э. в Египте, Китае и Индии. Чадуфоны поднимали из реки воду для орошения полей. По периметру большого обода, нижней частью погружённого в реку, насаживались черпаки. Обод вращался, черпаки по очереди опускались воду, зачерпывали её, поднимались наверх и опрокидывались в жёлоб, ведущий к оросительному каналу.

Первые чадуфоны вращались вручную, но там, где течение быстрое, обод стали снабжать лопатками — появилось водяное колесо. Течение напирало на лопатки и проворачивало колесо — так появилась поливальная машина, первый механизм, работающий без участия человека, за счёт природной энергии. Там, где течение было недостаточно сильным для вращения колеса, реку перегораживали плотиной, создавая искусственный водопад, а колесо ставили под ним так, чтобы вода вращала его, падая на лопатки сверху. Изобретение такого природного двигателя породило идею его использования и для других целей — например, для вращения жерновов.

Колёсная передача

Водяное колесо вращается в вертикальном положении, а жернова вращаются в горизонтальном положении. Как передать движение от водяного колеса к жерновам? Древние изобретатели, например Ктесибий, уже использовали для аналогичных устройств колёсную (зубчатую) передачу.

Если 2 колеса плотно соприкасаются, то, как только одно начинает вращаться, другое из-за возникающей между ними силы трения тоже будет вращаться. Но гладкие колёса проскальзывали, и «связку» меж ними усилили с помощью зубцов. Зубчатое колесо также называют шестерёнкой. Вращающееся колесо называется ведущим, а колесо, которому передаётся вращение, — ведомым.

Устройство мельницы

Водяная мельница появилась во II в. до н. э. и состояла из трёх основных частей: двигательного механизма (водяного колеса), передаточного механизма (системы зубчатых передач) и исполнительного механизма (жерновов).

Рядом с рекой, на которой установлено водяное колесо (1), строилось здание (2), в котором помещался мельничный механизм. На одной оси (3) с водяным колесом крепилась вертикальная шестерёнка (4). Она вращала горизонтальную шестерёнку (5), образуя первую зубчатую передачу. Шестерёнка (5) через общую ось передавала вращение шестерёнке (6), а та второй зубчатой передачей заставляла вращаться горизонтальную шестерёнку (7). Шестерёнка (7) и насаженный на её ось нижний жёрнов (8) вращались вместе. Нижний жёрнов на полу второго этажа скользил в полозе неподвижного верхнего жёрнова (9), прикреплённого к потолку. На третьем этаже находилась воронка (10) для подачи зерна в жернова. Мешки с зерном (11) наверх поднимались с помощью полиспаста (12). Смолотая мука из отверстия нижнего жёрнова по деревянной трубе (13) ссыпалась в мешки на первом этаже (14). Для отключения мельницы перегородкой (15) перекрывали поток, текущий к водяному колесу.

Развитие идеи

Водяные мельницы в мукомольном производстве использовались до начала XX в. В качестве гидравлических двигателей водяные колёса применялись для насосов в шахтах и рудниках, для размола бумаги на бумажных фабриках, для вздувания кузнечных мехов, для лесопилок и разных станков. С XII в. наряду с водяными стали появляться ветряные мельницы. Они были устроены так же, как и водяные, но приводились в движение энергией ветра, а не воды. В наше время устройства, подобные водяным и ветряным мельницам, вырабатывают электроэнергию — водяные колёса применяются в гидростанциях, а ветряные вертушки — в ветрогенераторах.

Источник

Декоративная мельница: водяная мельница своими руками

Украшение дачного участка – задача любого садовода. Строительство альпийских горок, обустройство водоема с живыми рыбками – каждый дачник декорирует сад, применяя фантазию и умения на деле. Декоративная мельница – это оригинальное сочетание изысканности и старины, такое сооружение вызовет восторг у каждого гостя. Отличие водяной мельницы от классической ветряной в наличии потока воды, заставляющего мельницу работать.

Подготовка к строительству мельницы

Внешний вид конструкции отличается в зависимости от пожеланий, но принцип работы водяной мельницы един для всех видов: лопасти приходят в движение под действием потока воды. Водяная мельница состоит из следующих элементов:

Для строительства водяной мельницы подготовьте необходимые инструменты и материалы. Для деревянной водяной мельницы потребуется фанера, бруски разной длины, металлический стержень, для желоба подойдет пластик или кровельная черепица, понадобятся дрель, шлифовальная машинка, лобзик, молоток и отвертки. Не забудьте подготовить специальную пропитку для дерева, чтобы увеличить срок службы деталей мельницы.

Система подачи воды на мельницу

Если на участке благоустроен водоем, половина работы уже сделана. Если строительство водоема только предстоит, правильно выберите место для водяной мельницы. Избегайте участков с большим количеством деревьев и кустарников, при наличии неровностей грунта – воспользуйтесь этим в своих целях. Чтобы мельница начала работать, необходимо обеспечить искусственный поток воды, для этого воспользуйтесь одним из вариантов:

Строительство водяной мельницы

Рассмотрим подробнее этапы создания водяной мельницы. Начните работу с проектирования чертежа будущей конструкции, рассчитайте размеры деталей, подготовьте участок для водяной мельницы. После утверждения чертежа мельницы приступайте к созданию элементов конструкции.

Создание водяной мельницы своими руками завершено. Остается только применить фантазию и декорировать водяную мельницу под желаемый стиль. Посадите влаголюбивые растения вокруг, выложите камни, постройте мостик через водоем – получившееся место для релакса оценят гости и члены семьи.

Источник

Мельница-устройство, использующее энергию сил природы

Здравствуйте уважаемые читатели ИзобретайКи! Сегодняшняя наша публикация посвящена истории изобретения мельницы — устройства, которое использует не мышечную энергию человека или животных, а энергию сил природы: воды и ветра.

Водяные мельницы

Первыми были изобретены водяные мельницы. В них происходило преобразование энергии водяного потока в энергию вращения. Это простейшее устройство состояло из основного колеса, двух цевочных колес и рабочего органа – двух жерновов: подвижного и неподвижного. Первые мельницы появились на горных речках и быстро распространились повсюду, где можно создать перепад воды.
[wp_ad_camp_1]
В XI–XII веках помол на ручных мельницах был повсеместно прекращен. Водяные мельницы в то время ставились не только на реках: на территории современного Ирака в Басре были построены мельницы в устьях каналов, питавшихся водой за счет приливов. Они приводились в движение водой, отступавшей во время прилива. В Месопотамии на Тигре действовали плавучие мельницы. Мельницы Мосула висели на железных цепях посреди реки.

Вначале основным назначением мельниц был помол зерна. Но в XII в. жернова были заменены так называемыми кулаками, предназначенными для выполнения совсем другой работы. В простейшем варианте на главном валу мельницы вместо цевочного колеса был жестко закреплен кулак, управлявший рабочим органом. В XII–XIII веках появились сукноваляльные, железо– и бумагоделательные мельницы.

Стремление повысить мощность двигателя заставляло строить гидравлические установки больших размеров. Во Франции мастер Р. Салем под руководством А. де Виля соорудил в 1682 г. крупнейшую гидросиловую установку из 13 колес, диаметр которых достигал 8 м. Колеса, установленные на реке Сене, приводили в действие 235 насосов, поднимавших воду на высоту 163 м. Эта система, снабжавшая водой фонтаны королевских парков в Версале и Марли, получила у современников название «чудо Марли».

Больших успехов в области строительства гидротехнических сооружений добился русский изобретатель К. Д. Фролов на Колывано-Воскресенских рудниках Алтая. В 70-х годах XVIII в. на Алтае начали разработку серебряных руд, залегавших на более глубоких горизонтах. Использовавшиеся ранее водоотливные подъемные машины, приводимые в движение вручную или конной тягой, не могли обеспечить откачку воды и подъем руды на поверхность. Для увеличения количества добываемой руды Фролов разработал проект строительства комплекса вододействующих установок. После длительной борьбы с чиновниками Горного ведомства К. Д. Фролову удалось добиться утверждения своих предложений. В течение 1783–1789 гг. он внедрил свой проект. Это было самое крупное гидротехническое сооружение XVIII века.

К. Д. Фролов построил плотину высотой 17,5 м, шириной по верху 14,5 м, в основании – 92 м, длиной 128 м, создававшую необходимый напор воды.

Ветряные мельницы

В Афганистане ветряные мельницы впервые появились в IX в. Лопасти ветряного колеса располагались в вертикальной плоскости и были прикреплены к валу, который и приводил в действие верхний жернов. Почти одновременно с ветряными мельницами были изобретены и регулирующие устройства. Они были необходимы, поскольку крылья мельницы были связаны с жерновом практически напрямую и, следовательно, скорость его вращения очень зависела от капризов ветра. В Афганистане все мельницы и водочерпальные колеса приводились в движение господствующим северным ветром, поэтому ориентировались только по нему. На мельницах были устроены люки, которые открывались и закрывались, чтобы регулировать силу ветра.

В Европе ветряные мельницы появились в XII в., в основном в тех местах, где было недостаточно рек. По своей конструкции они отличались от водяных мельниц лишь положением движителя и главного вала.

Различают два вида ветряных мельниц. В первом при смене направления ветра поворачивается весь корпус мельницы, во втором – лишь головная часть.

Следует отметить, что ветряные мельницы, которые являются неотъемлемой частью пейзажа Голландии, предназначены не для помола зерна, а для откачки воды. Поэтому можно отметить, что изобретение, сделанное в Афганистане, помогло сохранить европейскую страну.

На десерт предлагаем посмотреть видео о необычных механизмах, за работой которых интересно наблюдать.

[wp_ad_camp_2]
Читайте также другие публикации:

Источник

Энергетика средневековья: водяные и ветряные мельницы.

В XI, XII и XIII вв. Запад узнал свою первую революцию в механике. Что означает эта революция? Будем понимать под нею совокупность изменений, какие повлекло за собой умножение числа водяных и ветряных мельниц. Эти «первичные двигатели», несомненно, весьма скромны по мощности : от 2 до 5 лошадиных сил на водяное колесо, иногда 5 и самое большее 10 лошадиных сил для крыльев ветряной мельницы. Но в экономике, плохо обеспеченной энергией, они представляли значительный прирост мощности и сыграли определенную роль в первом экономическом подъеме Европы.

Первая водяная мельница была с горизонтальным колесом, своего рода простейшей турбиной; иногда ее называли греческой (ибо она появилась в античной Греции) или скандинавской (так как она долго сохранялась в Скандинавии). С тем же успехом можно было говорить о китайской, корсиканской, бразильской, японской, фарерской или среднеазиатской, потому что в них водяное колесо вращалось иной раз до XVIII, а то и до XX в. в горизонтальной плоскости, развивая при этом минимальную мощность, которая позволяет медленно вращать мельничный жернов. Ничего нет удивительного, что такие примитивные колеса встречались в Чехии еще в XV в. или около 1850 г.-в Румынии.

В пильных станах, в билах сукновален, в молотах и мехах металлургических печей проблема заключалась в том, чтобы преобразовать движение вращательное в прямолинейное, переменное по направлению; это делалось возможным благодаря применению кулачковых валов. Удивительно в наших глазах то, что дерево позволяло осуществлять самые сложные решения.

Мельница, однако, сделалась универсальным устройством, так что сила рек, использовалась она полностью или нет, была необходима повсеместно и настоятельно. «Промышленные» города приспосабливались к течению рек, приближались к ним, обуздывали текущую воду, принимая вид городов наполовину венецианских, во всяком случае на протяжении трех или четырех характерных улиц. Нюрнберг усилиями Пегница вращал свои многочисленные колеса внутри городских стен и по всем прилегающим деревням (из них 180 еще работали в 1900 г.). В Париже и вокруг Парижа подспорьем служили десятка два ветряных мельниц; но даже предположив, что они ни на один-единственный день в году не останавливались бы из-за безветрия, все они, вместе взятые, не дали бы и двадцатой доли той муки, которую потребляли парижские булочники. Вдоль Сены, Уазы, Марны и малых рек, вроде Ивет и Бьевр (на которой в 1667 г. обосновалась королевская гобеленовая мануфактура), работало 1200 водяных мельниц, большая часть которых предназначалась для помола зерна.

В конце XVIII в. в Галиции, ставшей австрийской, статистика дает на 2 млн. жителей цифру 5243 водяных мельницы (и лишь 12 ветряных). И достаточно присмотреться внимательно к бесчисленным небольшим колесам, видимым на стольких картинках, рисунках, планах городов, чтобы понять, сколь они были всеобщим явлением. Во всяком случае, если в других местностях соотношение между водяными мельницами и численностью населения было такое же, как в Польше, их должно было бы насчитываться накануне промышленного переворота 60 тыс. во Франции и примерно 500-600 тыс. в Европе. Ласло Маккаи в детальной статье о водяной мельнице, примерно подтверждает эти цифры: «. от 500 до 600 тыс. мельниц, что равно 1,5-3 млн. лошадиных сил ».

Ветряная мельница появилась намного позже водяного колеса. До недавнего времени ее считали «уроженкой» Китая; более вероятно, что она пришла с нагорий Ирана или из Тибета.)

В Иране, по-видимому, с VII в. н. э. и уж наверняка в IX в. мельницы вращались, приводимые в движение парусами, установленными вертикально на колесе, которое само двигалось в горизонтальной плоскости. Движение этого колеса, передаваемое на центральную ось, приводило во вращение жернов для размола зерна. И еще одно преимущество: связь между движением ветряка и вращением жернова не требовала никаких зубчатых передаточных устройств. По-видимому, от мусульман такие мельницы распространились в Китае и в Средиземноморье.

Ветряная мельница, более дорогая в эксплуатации, чем ее родственница, требовала больших расходов при равной работе, в частности на помол зерна. Но ее использовали и по-иному. Огромная роль этих мельниц в Нидерландах с XV в. (и еще более-после 1600 г.) заключалась в приведении в движение бесконечных цепей с черпаками, которые собирали грунтовые воды и сбрасывали их в каналы. Таким образом, они станут одним из орудий терпеливого отвоевывания нидерландских земель под защитой дамб, прикрывающих от моря и от тех озер, что образовались на слишком долго разрабатываемых в прошлом торфяниках. И еще одна причина того, чтобы Голландии стать родиной ветряной мельницы: страна лежит в центре обширного пространства с постоянными западными ветрами, дующими с Атлантики в направлении Балтийского моря.

В более общем смысле великим прогрессом было открытие, что один-единственный двигатель, одно-единственное колесо, будь то водяная или ветряная мельница, могло передавать свое движение нескольким орудиям: не одному жернову, но двум или трем; не одной только пиле, но пиле и молоту; не одной толчее, но целому ряду, как в той занятной модели (в Тироле), что «толкла» зерно, вместо того чтобы его молоть (в этом случае грубо измельченное зерно используют для изготовления отрубного хлеба, напоминающего более сухарь, чем хлеб).

Из книги Ф. Броделя «Материальная цивилизация, экономика и капитализм XV-XVIII вв.»

Источник