Vesiveski: avastusväärtus, ulatus, seade ja tööpõhimõte

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-02-12 06:17

Vesiveski leiutamisel oli suur tähtsus tehnoloogia ajaloo ja arengu seisukoh alt. Esimesi selliseid ehitisi kasutati ülevoolava vee jaoks Vana-Roomas, hiljem kasutati neid jahu saamiseks ja muudel tööstuslikel eesmärkidel.

Leiutamise lugu

Vesiratta leiutasid iidsetel aegadel inimesed, tänu millele sai inimene endale töökindla ja lihtsa mootori, mille kasutusala on iga aastaga laienenud. Juba esimesel sajandil eKr kirjeldas Rooma teadlane Vitruvius sellist struktuuri oma traktaadis "10 raamatut arhitektuurist". Selle tegevus põhines ratta pöörlemisel veevoolu mõjul selle labadele. Ja selle avastuse esimene praktiline rakendus oli terade jahvatamise võimalus.

Veskide ajalugu pärineb esimestest veskikividest, mida muistsed inimesed kasutasid jahu saamiseks. Sellised seadmed olid algul käsitsi, seejärel hakati kasutama orjade või loomade füüsilist jõudu, kes keerasid jahuratast.

Vesiveski ajalugu sai alguse jõevoolu jõul käitatava ratta konstruktsioonist.teravilja jahuks jahvatamise protsess ja selle aluseks oli esimese mootori loomine. Iidsed masinad arenesid välja niisutusseadmetest, mida kutsuti chadufonideks, mida kasutati vee tõstmiseks jõest maa ja põldude niisutamiseks. Sellised seadmed koosnesid mitmest veljele kinnitatud kulbist: pöörlemise ajal kasteti need vette, kühveldasid selle üles ja pärast ülestõstmist keerasid need ümber renniks.

Iidsete tuulikute paigutus

Aja jooksul hakkasid inimesed ehitama vesiveskeid ja kasutama jahu tootmiseks vee jõudu. Veelgi enam, tasastel aladel rajati jõgede väikese voolukiiruse juures tammid, mis suurendasid survet, tagades sellega veetaseme tõusu. Liikumise edastamiseks veskiseadmele leiutati käigukastiga mootorid, mis valmistati kahest velgedega kontaktis olevast rattast.

Kasutades erineva läbimõõduga rataste süsteemi, mille pöörlemisteljed olid paralleelsed, suutsid iidsed leiutajad üle kanda ja muuta liikumist, mida oli võimalik inimeste kasuks suunata. Veelgi enam, suurem ratas peab tegema vähem pöördeid nii mitu korda, kui selle läbimõõt ületab teist, väikest. Esimesi rattaülekandesüsteeme hakati kasutama 2 tuhat aastat tagasi. Sellest ajast alates on leiutajad ja mehaanikud suutnud välja pakkuda palju käiguvariante, kasutades mitte ainult kahte, vaid rohkemat ratast.

Iidse ajastu vesiveski seade, kirjeldatudVitruvius, sisaldas 3 põhiosa:

Mootor, mis koosneb vertikaalsest rattast, mille labad on vee poolt pöörlevad.
Ülekandemehhanism on teine vertikaalne hammasratas (ülekanne), mis keerab kolmanda horisontaalse ratta, mida nimetatakse hammasrattaks.
Kahest veskikivist koosnev ajam: ülemist käitab hammasratas ja see on paigaldatud selle vertikaalsele võllile. Tera jahuks valati ülemise veskikivi kohal asuvasse ämbrilehtrisse.

Veerattad paigaldati veevoolu suhtes mitmesse asendisse: allavoolu - suure voolukiirusega jõgedele. Kõige levinumad olid "rippuvad" konstruktsioonid, mis olid paigaldatud vabale voolule, alumiste labade poolt vette sukeldatud. Seejärel hakkasid nad kasutama keskmist ja läbistavat tüüpi vesirattaid.

Maksimaalse võimaliku efektiivsuse (efektiivsus=75%) andis õhuliinide või puistetüüpide töö, mida kasutati laialdaselt "kanuu" ujuvveskite ehitamisel, mis jooksid suurtel jõgedel: Dnepri, Kura, jne

Vesiveski avastamise tähtsus seisnes selles, et leiutati esimene antiikmehhanism, mida sai hiljem kasutada tööstuslikuks tootmiseks, millest sai oluline etapp tehnoloogia arengu ajaloos.

Keskaegsed hüdroehitised

Esimesed vesiveskid Euroopas ilmusid ajaloolistel andmetel Karl Suure valitsusajal (340 pKr) Saksamaal jaolid roomlastelt laenatud. Samal ajal ehitati selliseid mehhanisme Prantsusmaa jõgedele, kus 11. sajandi lõpuks. veskeid oli juba umbes 20 tuhat. Samal ajal oli neid Inglismaal juba üle 5,5 tuhande.

Vesiveskid olid keskajal levinud kogu Euroopas, neid kasutati põllumajandussaaduste töötlemiseks (jahuveskid, õliveskid, fullerid), kaevandustest vee tõstmiseks ja metallurgia tootmiseks. 16. sajandi lõpuks neid oli juba 300 tuhat ja 18. saj. - 500 tuhat. Samal ajal toimus nende tehniline täiustamine ja võimsuse kasvu suurendamine (600-lt 2220 hobujõule).

Kuulus kunstnik ja leiutaja Leonardo da Vinci püüdis oma märkmetes samuti välja mõelda uusi võimalusi vee energia ja jõu kasutamiseks rataste abil. Ta pakkus välja näiteks vertikaalsae disaini, mille pani liikuma rattale toidetud veejoa, st protsess automatiseerus. Leonardo koostas ka joonised mitmete hüdrauliliste ehitiste kasutusvõimaluste kohta: purskkaevud, soode kuivendamise viisid jne.

Silmatorkav näide hüdroelektrijaamast oli purskkaevude veevarustusmehhanism ja Versailles’, Trianoni ja Marly (Prantsusmaa) paleede veevarustus, mille jaoks püstitati jõele spetsiaalselt tamm. Seine. Veehoidlast juhiti surve all vett 14 põhja läbistavale 12 m rattale, mis tõsteti 221 pumba abil 162 m kõrgusele akvedukti, kust voolas paleedesse ja purskkaevudesse. Päevane veekogus oli 5 tuhat m3^3.

Kuidas vesiveski töötab

Sellise veski kujundus on püsinud muutumatuna palju sajandeid. Ehituse põhimaterjal oli puit, millest ehitati ait, valmistati rattad ja šahtid. Metalli kasutati ainult osades: teljed, kinnitusdetailid, kronsteinid. Vahel ehitati ait kivist.

Vesienergiat kasutavate veskite tüübid:

Keerdunud – ehitatud kiirevoolulistele mägijõgedele. Konstruktsioonilt on need sarnased tänapäevaste turbiinidega: labad tehti vertikaalsele rattale aluse suhtes nurga all, kui veevool langes, tekkis pöörlemine, millest veskikivi liikus.
Ratas, milles "vee" ratas ise pöörles. Ehitati kahte tüüpi – alumise ja ülemise lahinguga.

Vesi tuli paisult õhuveskisse, siis juhiti mööda renni kraavide abil rattale, mis oma raskuse all pöörles. Alumise võitluse kasutamisel kasutatakse labadega konstruktsiooni, mis veejoa sisse uputades käiku lähevad. Töö tõhususe parandamiseks kasutati sageli tammi, mis blokeeris ainult osa jõest, mida nimetatakse õnnistuseks.

Alloleval joonisel on kujutatud tüüpilise puidust vesiveski seadet: pöörlev liikumine tuleb alumisest veorattast (rattast) [6], ülaosas on kopp (punker) [1] teravilja ja a. renn [2], toites selle veskikividele [3]. Saadud jahu kukkus alusele [4] ja seejärel kasti või kotti [5].

Teravilja juurdevoolu reguleerimine viidi läbi dosaatori abil, spetsiaalse auguga kasti abil, mis mõjutas jahvatamise peenust. Pärast selle saamist oli vaja sõeluda läbi rinna kohale paigaldatud spetsiaalse sõela, mis väikese mehhanismi abil kõikus.

Mõnda vesiveskit kasutati mitte ainult teravilja jahvatamiseks, vaid ka hirsi, tatra või kaera koorimiseks, millest valmistati teravilja. Selliseid masinaid nimetati kruuperiteks. Ettevõtlikud omanikud kasutasid veski konstruktsioone takude peksmiseks, isekedratud riide viltimiseks, villa kammimiseks jne.

Ehitusveskid Venemaal

Vene iidsetes kroonikates mainitakse vesirattaid ja veskeid alates 9. sajandist. Esialgu kasutati neid eranditult teravilja jahvatamiseks, mille jaoks anti neile hüüdnimed "jahu" ja "leib". Aastal 1375 andis vürst Podolski Korpatovitš dominiiklaste kloostrile hartaga õiguse ehitada teraviljaveski. Ja 1389. aastal jäeti selline hoone testamendiga vürst Dmitri Donskoi naisele.

Veliky Novgorodis pärineb 14. sajandist kasetohust dokument, milles mainitakse veski ehitamist. 16. sajandi Pihkva kroonikad. rääkige sellise ehitise ehitamisest Volhovi jõele, millesse oli kaasatud kogu kohalik elanikkond. Ehitati tamm, mis blokeeris osa jõest, kuid see varises tugeva üleujutuse tõttu kokku.

Tasasel maastikul ehitati Venemaal vesiveskid, millel oli täitev sildratas. 14-15 sajandil. hakkasid ilmuma keerdunud seadmed, millesratas asetati horisontaalselt vertikaalsele võllile.

Need kujundused koostasid iseõppinud meistrid ilma jooniste ja diagrammideta. Veelgi enam, nad mitte ainult ei kopeerinud juba püstitatud struktuure, vaid lisasid iga kord oma seadmesse oma uuendusi. Juba Peeter Suure ajal hakkas Venemaale tulema Euroopa riikidest meistreid, kes näitasid oma oskusi ja teadmisi selles vallas.

Üks Peetri kaaslasi, kuulus insener William Genin, kes ehitas Uuralitesse 12 suurt tehast, suutis tagada nende töö hüdroelektrijaamadest. Seejärel kasutasid veeenergiat laialdaselt kaevandus- ja metallitöötlemisettevõtete ehitusspetsialistid kogu Venemaal.

18. sajandi alguses tegutses kogu territooriumil umbes 3 tuhat manufaktuuri, mis kasutasid tootmise toimimiseks hüdroseadmeid. Need olid metallurgia-, saeveski-, paberi-, kudumis- ja muud ettevõtted.

Kuulsaima ja ainulaadseima kaevandus- ja sulatustehase energiavarustuse kompleksi ehitas 1787. aastal insener K. D. Frolov Zmeinogorski kaevanduses, millel maailmas analooge polnud. See hõlmas tammi, veevõturajatisi, millest vesi läks läbi maa-aluste avade avatud kanalisse (pikkusega 535 m) veskisse, kus pöörles saeveski ratas. Edasi voolas vesi läbi järgmise maa-aluse kanali maagi kaevandusest tõstmise masina hüdrorattale, se alt edasi kolmandasse ja neljandasse. Lõpus voolas see läbi enam kui 1 km pikkuse jõe tagasi paisu alla jõkke, kogu teekond oli üle 2 km,suurima ratta läbimõõt on 17 m. Kõik konstruktsioonid ehitati kohalikest materjalidest: savist, puidust, kivist ja rauast. Kompleks on eduk alt tegutsenud enam kui 100 aastat, kuid tänapäevani on säilinud ainult Zmeinogorski kaevanduse tamm.

Hüdraulika valdkonna uuringuid viis läbi ka kuulus teadlane M. V. Lomonosov, kes viis oma teaduslikud mõtted ellu, osaledes kolme rattaga hüdropaigaldise tööl põhineva värvilisest klaasist ettevõtte loomisel.. Veel kahe vene akadeemiku – D. Bernoulli ja L. Euleri – tööd omandasid hüdrodünaamika ja hüdrotehnika seaduste kasutamisel ülemaailmse tähtsuse ning panid nendele teadustele teoreetilise aluse.

Veeenergia kasutamine idas

Vesirataste kasutamist Hiinas kirjeldati esmakordselt üksikasjalikult Sunn Yingxingi raamatus aastal 1637. Selles kirjeldatakse üksikasjalikult nende kasutamist metallurgiatööstuses. Hiina konstruktsioonid olid tavaliselt horisontaalsed, kuid nende võimsus oli piisav alt suur, et toota jahu ja metalli.

Veeenergia kasutamist hakati esmakordselt kasutama 30ndatel. n. nt pärast seda, kui Hiina ametnik leiutas vesiratastel põhineva kolbmehhanismi.

Muistses Hiinas ehitati mitusada veskit, mis asusid jõgede ääres, kuid 10. sajandil. valitsus hakkas neid keelama, kuna oli takistatud jõesõit. Järk-järgult laienes veskite ehitamine naaberriikides: Jaapanis ja Indias, Tiibetis.

Vesirattad islamimaades

RiigidIda, kus inimesed tunnistavad islami usku, on enamasti väga kuuma kliimaga territoorium. Alates iidsetest aegadest on regulaarne veevarustus olnud väga oluline. Linnade veega varustamiseks ehitati akveduktid ja selle jõest tõstmiseks ehitati veskid, mida nad nimetasid "noriateks".

Ajaloolaste sõnul püstitati esimesed sellised ehitised 5 tuhat aastat tagasi Süürias ja teistes riikides. Riigi ühel sügavamal asuval Orontese jõel oli liftide ehitamine lai alt levinud vesiveskite tohutute rataste kujul, mis võtsid arvukate labadega vett ja varustasid seda akvedukti.

Sellise ehitise ilmekaks näiteks on meie ajani säilinud Hama linna liftid, mille ehitus pärineb 13. sajandist. Need töötavad tänaseni, olles nii linna kaunistuseks kui ka maamärgiks.

Hüdroenergia kasutamine erinevates tööstusharudes

Lisaks jahu hankimisele laienes vesiveskite tegevusala järgmistele tööstusharudele:

melioratsiooniks ja põllukultuuride veega varustamiseks;
saeveski, mis kasutas puidu töötlemiseks veeenergiat;
metallurgia ja metallitöötlemine;
kaevandamisel kivide või muude kivimite töötlemiseks;
kudumis- ja villamanufaktuurides;
kaevandusest vee tõstmiseks jne.

Üks vanimaid kasutusnäiteidveejõud - saeveski Hierapolises (Türgi), selle mehhanismid avastati väljakaevamistel ja dateeriti 6. sajandisse. n. e.

Mõnes Euroopa riigis on arheoloogid avastanud Vana-Rooma ajast pärit vanade veskite jäänused, mida kasutati kaevandustes kaevandatud kulda sisaldava kvartsi purustamiseks.

Suurim veejõudu kasutav kompleks ehitati ajaloolistel andmetel 1. sajandil. Lõuna-Prantsusmaal Barbegali nime all, millel oli 16 vesiratast, mis varustasid energiaga 16 jahuveskit, pakkudes nii lähedal asuvat Alerti linna leiba. Iga päev toodeti siin 4,5 tonni jahu.

Sarnane veskikompleks Janiculumi mäel varustas 3. saj. Rooma linn, mida hindas keiser Aurelianus.

Veestruktuuri loomine oma kätega

Arhitektuurne element, nagu vesiratas, on populaarsust kogunud koos basseinide, kaskaadide või purskkaevudega. Loomulikult täidavad sellised struktuurid pigem dekoratiivset kui praktilist funktsiooni. Iga omanik, kellel on puitdetailidega töötamise oskused, saab oma kätega vesiveski ehitada.

Sõltuv alt objekti pindalast on soovitatav valida ratta suurus vähem alt 1,5 m, kuid mitte üle 10 m. Veskimaja valitakse ka selle tulevase otstarbe järgi: hoone inventari hoidmiseks, laste mänguala ja territooriumi kaunistamine.

Osade tootmine:

vesiratta aluseks võib võtta jalgratta või mahalöödud puu, mille külge on kinnitatud labad; keskelsellel peaks olema toru, mille ümber see pöörleb;
valmistoode on paigaldatud laagritele 2 toele, mis on valmistatud tammepuidust taladest, metallnurkadest, tellistest;
ratta ülaossa peaks sobima renn, mille kaudu vesi voolab labadele; see tuuakse kas pumbaga voolikust või tuleb pärast vihma;
kõiki osi soovitatakse tööea pikendamiseks töödelda: puit - lakitud, metall - korrosioonivastane;
vee ärajuhtimiseks, kanalite rajamiseks peenarde suunas või teise anumasse;
lõppjärgus on hoone kaunistatud dekoratiivsete elementidega.

Dekoratiivse vesiveski rajamine maale on suurepärane esteetiline täiendus maastikule.

Kuulsad ajaloolised tuulikud

Suurim töötav vesiveski "Lady Isabella" asub Iiri meres Mani saarel Lexie küla lähedal. Selle rajatise püstitas iseõppinud insener Robert Casement 1854. aastal kohaliku kindralkuberneri naise auks ja selle ehitamise eesmärk oli pumbata kohalikust kaevandusest põhjavett loodusvarade (tsink, plii jne) kaevandamiseks..).

Spetsiaalselt rajati kanalid, mille kaudu mägijõgede vesi sillast läbi läks ja 22-meetrise läbimõõduga ratta pöörlemiseks toideti, mida peetakse siiani maailma suurimaks, tänu millele on paljud turistid juba nautinud eduaastat.

Üks Prantsusmaa algupäraseid vaatamisväärsusi on Vernoni (Prantsusmaa) linna lähedal asuv vana vesiveski. Selle ainulaadsus seisneb selles, et see toetub vana kivisilla kahele sambale, mis kunagi ühendas Seine'i kaldaid. Selle ehitamise täpne kuupäev pole teada, kuid mõne allika järgi püstitati see Richard Lõvisüdame vastuseisu ajal ja oli strateegilise tähtsusega. 1883. aastal jäädvustas kuulus kunstnik Claude Monet ta ühele oma lõuendile.

Vesiveski loomine on oluline samm tehnoloogia arengu ajaloos, sest seda peetakse esimeseks konstruktsiooniks, mida sai kasutada erinevatel eesmärkidel põllumajandus- ja muude toodete töötlemisel, mis oli esimene samm masinate poole. tootmine maailmas.