Ρόδα νερού
Για τους τροχούς νερού που χρησιμοποιούνται για την κίνηση των σκαφών, βλέπε ρόδα με κουπί. Για τροχούς που χρησιμοποιούνται αποκλειστικά για την ανύψωση του νερού βλέπε noria. Για εργοστάσια ή βιομηχανίες που κινούνται με τροχούς νερού βλέπε νερόμυλος.
Ο υδροτροχός είναι ένα υδροηλεκτρικό σύστημα- μια μηχανή για την εξαγωγή ενέργειας από τη ροή του νερού. Οι υδροτροχοί και η υδροηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιήθηκαν ευρέως κατά τον Μεσαίωνα, τροφοδοτώντας το μεγαλύτερο μέρος της βιομηχανίας στην Ευρώπη, μαζί με τον ανεμόμυλο. Η πιο συνηθισμένη χρήση του υδροτροχού ήταν για το άλεσμα του αλευριού στους μύλους, αλλά άλλες χρήσεις περιλάμβαναν εργασίες χυτηρίου και μηχανουργίας, καθώς και το σφυρηλάτηση λινών για χρήση σε χαρτί.
Ο τροχός νερού αποτελείται από έναν μεγάλο ξύλινο ή μεταλλικό τροχό, με έναν αριθμό λεπίδων ή κάδων τοποθετημένων στην εξωτερική στεφάνη που αποτελούν την κινητήρια επιφάνεια. Συνήθως, ο τροχός είναι τοποθετημένος κάθετα σε οριζόντιο άξονα, αλλά ο τροχός της μπανιέρας ή της Σκανδιναβίας είναι τοποθετημένος οριζόντια σε κάθετο άξονα. Οι κατακόρυφοι τροχοί μπορούν να μεταφέρουν ισχύ είτε μέσω του άξονα είτε μέσω ενός δακτυλιοφόρου γραναζιού και συνήθως κινούν ιμάντες ή γρανάζια- οι οριζόντιοι τροχοί συνήθως κινούν απευθείας το φορτίο τους. Ένα κανάλι που δημιουργείται για να ακολουθήσει το νερό μετά την έξοδο από τον τροχό αναφέρεται συνήθως ως "ουρά".
Ένας υπερυψωμένος τροχός νερού που στέκεται 42 πόδια ψηλά και τροφοδοτεί τον Παλιό Μύλο στο Berry College στη Ρώμη της Τζόρτζια.
Ιστορία
Κύριο άρθρο: Watermill
Ελληνορωμαϊκή Ευρώπη
Η τεχνολογία του υδροτροχού ήταν γνωστή από καιρό, αλλά δεν άρχισε να χρησιμοποιείται ευρέως μέχρι τον Μεσαίωνα, όταν η οξεία έλλειψη εργατικού δυναμικού κατέστησε μηχανές όπως ο υδροτροχός οικονομικά αποδοτικές. Ωστόσο, οι υδροτροχοί στην αρχαία Ρώμη και την αρχαία Κίνα βρήκαν πολλές πρακτικές χρήσεις στην τροφοδοσία μύλων για το σφυροκόπημα σιτηρών και άλλων ουσιών. Οι Ρωμαίοι χρησιμοποίησαν τόσο σταθερούς όσο και πλωτούς υδροτροχούς και εισήγαγαν την ενέργεια του νερού σε άλλες χώρες της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας. Οι Ρωμαίοι ήταν γνωστό ότι χρησιμοποιούσαν εκτενώς τους υδροτροχούς σε έργα εξόρυξης, με τεράστιους υδροτροχούς της ρωμαϊκής εποχής να έχουν βρεθεί σε μέρη όπως η σημερινή Ισπανία. Τον 1ο αιώνα π.Χ., ο Έλληνας επιγραμματολόγος Αντίπατρος της Θεσσαλονίκης ήταν ο πρώτος που έκανε αναφορά στον υδροτροχό.
Αρχαία Κίνα
Τουλάχιστον από τον 1ο αιώνα μ.Χ., οι Κινέζοι της Ανατολικής Δυναστείας Χαν άρχισαν να χρησιμοποιούν υδροτροχούς για τη σύνθλιψη των σιτηρών στους μύλους και για την κίνηση των εμβολοφόρων φυσητήρων στο σφυρηλάτηση του σιδηρομεταλλεύματος σε χυτοσίδηρο.
Στο κείμενο που είναι γνωστό ως Xin Lun και γράφτηκε από τον Huan Tan περίπου το 20 μ.Χ. (κατά τη διάρκεια του σφετερισμού του Wang Mang), αναφέρεται ότι ο θρυλικός μυθολογικός βασιλιάς που είναι γνωστός ως Fu Xi ήταν ο υπεύθυνος για το γουδί και το γουδί, το οποίο εξελίχθηκε σε σφυρί με κλίση και στη συνέχεια σε σφυρί με τρικλοποδιά (βλέπε σφυρί με τρικλοποδιά). Παρόλο που ο συγγραφέας μιλάει για τον μυθολογικό Fu Xi, ένα απόσπασμα της γραφής του δίνει ένδειξη ότι ο υδροτροχός ήταν ευρέως διαδεδομένος από τον 1ο αιώνα μ.Χ. στην Κίνα.
Το έτος 31 μ.Χ., ο μηχανικός και νομάρχης της Νανιάνγκ, Ντου Σι, εφάρμοσε μια σύνθετη χρήση του υδροτροχού και των μηχανημάτων για να τροφοδοτήσει τα φυσερά του υψικαμίνου για τη δημιουργία χυτοσιδήρου. Οι υδροτροχοί στην Κίνα βρήκαν πρακτικές χρήσεις όπως αυτή, καθώς και εξαιρετική χρήση. Ο εφευρέτης Zhang Heng (78-139) ήταν ο πρώτος στην ιστορία που εφάρμοσε κινητήρια δύναμη για την περιστροφή του αστρονομικού οργάνου μιας αρμυλικής σφαίρας, με τη χρήση ενός υδροτροχού. Ο μηχανολόγος μηχανικός Ma Jun (200-265) χρησιμοποίησε κάποτε έναν υδροτροχό για να τροφοδοτήσει και να λειτουργήσει ένα μεγάλο μηχανικό κουκλοθέατρο για τον αυτοκράτορα Ming του Wei.
Μεσαιωνική Ευρώπη και Σύγχρονη
Τα μοναστήρια των Κιστερκιανών, ειδικότερα, έκαναν εκτεταμένη χρήση των υδροτροχών για την κίνηση των μύλων πολλών ειδών. Ένα πρώιμο παράδειγμα ενός πολύ μεγάλου υδροτροχού σώζεται ακόμη στις αρχές του 13ου αιώνα στο Real Monasterio de Nuestra Senora de Rueda, ένα μοναστήρι των Κιστερκιανών στην περιοχή της Αραγονίας στην Ισπανία. Οι μύλοι αλέσεως (για το καλαμπόκι) ήταν αναμφίβολα οι πιο συνηθισμένοι, αλλά υπήρχαν επίσης πριονιστήρια, μύλοι φουρνίσματος και μύλοι για την εκπλήρωση πολλών άλλων εργασιών έντασης εργασίας. Ο υδροτροχός παρέμεινε ανταγωνιστικός με την ατμομηχανή μέχρι και τη Βιομηχανική Επανάσταση.
Η κύρια δυσκολία των υδροτροχών ήταν η άρρηκτη σύνδεσή τους με το νερό. Αυτό σήμαινε ότι οι μύλοι έπρεπε συχνά να βρίσκονται μακριά από τα πληθυσμιακά κέντρα και μακριά από φυσικούς πόρους. Ωστόσο, οι νερόμυλοι εξακολουθούσαν να χρησιμοποιούνται εμπορικά μέχρι και τον εικοστό αιώνα.
Οι υδραυλικοί τροχοί Overshot & pitchback είναι κατάλληλοι όταν υπάρχει ένα μικρό ρέμα με υψομετρική διαφορά άνω των 2 μέτρων, συχνά σε συνδυασμό με μια μικρή δεξαμενή. Οι τροχοί Breastshot και undershot μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ποτάμια ή σε ροές μεγάλου όγκου με μεγάλους ταμιευτήρες.
·
Υδροκίνητος τροχός Breastshot
·
υδροτροχός κάτω από τη βολή
·
Υδροτροχός με υπερύψωση
Ο ισχυρότερος υδροτροχός που κατασκευάστηκε στο Ηνωμένο Βασίλειο ήταν ο υδροτροχός Quarry Bank Mill Waterwheel των 100 ίππων κοντά στο Μάντσεστερ. Μια κατασκευή με υψηλό στήθος, αποσύρθηκε το 1904 και αντικαταστάθηκε με αρκετές τουρμπίνες. Τώρα έχει αποκατασταθεί και αποτελεί μουσείο ανοιχτό στο κοινό.
Τα σύγχρονα υδροηλεκτρικά φράγματα μπορούν να θεωρηθούν ως απόγονοι του υδροτροχού, καθώς και αυτά εκμεταλλεύονται την κίνηση του νερού προς τα κάτω για να περιστρέψουν έναν τροχό.
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Q: Τι είναι ο τροχός του νερού;
A: Ο τροχός νερού είναι μια μηχανή που αντλεί ενέργεια από τη ροή του νερού.
Ερ: Ποια ήταν η πιο συνηθισμένη χρήση των υδροτροχών κατά τον Μεσαίωνα;
A: Η πιο συνηθισμένη χρήση των υδροτροχών ήταν για το άλεσμα του αλεύρου σε μύλους με σχάρα.
Ερ: Ποιες άλλες χρήσεις υπήρχαν για τους υδροτροχούς;
Α: Άλλες χρήσεις για τους υδροτροχούς ήταν οι εργασίες χυτηρίου, η μηχανική κατεργασία και το σφυρηλάτηση λινών για χαρτί.
Ερ: Πώς κατασκευάζεται ένας υδροτροχός;
Α: Ο υδροτροχός αποτελείται από έναν μεγάλο ξύλινο ή μεταλλικό τροχό, με λεπίδες ή κάδους τοποθετημένους στην εξωτερική στεφάνη που σχηματίζουν την κινητήρια επιφάνεια.
Ερ: Πώς τοποθετούνται οι κάθετοι υδροτροχοί;
Α: Οι κάθετοι υδροτροχοί τοποθετούνται κάθετα σε οριζόντιο άξονα και μπορούν να μεταφέρουν την ισχύ είτε μέσω του άξονα είτε μέσω ενός δακτυλιοφόρου γραναζιού και συνήθως ιμάντων ή γραναζιών κίνησης.
Ε: Πώς τοποθετούνται οι οριζόντιοι υδροτροχοί;
Α: Οι οριζόντιοι υδροτροχοί τοποθετούνται οριζόντια σε έναν κατακόρυφο άξονα και συνήθως κινούν απευθείας το φορτίο τους.
Ερ: Τι είναι η "ουρά";
Α: Το "tailrace" είναι ένα κανάλι που δημιουργείται για να ακολουθεί το νερό μετά την έξοδο από τον τροχό.