Водно колело

История

Основна статия: Watermill

Гръко-римска Европа

Технологията на водното колело е отдавна известна, но започва да се използва широко едва през Средновековието, когато острият недостиг на работна ръка прави машини като водното колело рентабилни. Въпреки това водните колела в Древен Рим и Древен Китай намират много практични приложения за задвижване на мелници за смилане на зърно и други вещества. Римляните използвали както неподвижни, така и плаващи водни колела и въвели водната енергия в други страни от Римската империя. Известно е, че римляните са използвали водните колела широко в минните проекти, като огромни водни колела от римската епоха са открити на места като днешна Испания. През I в. пр.н.е. гръцкият епиграматик Антипатър от Солун е първият, който споменава водното колело.

Древен Китай

Най-малко през I в. от н.е. китайците от династията Източна Хан започват да използват водни колела за смилане на зърно в мелници и за задвижване на бутални мехове при коване на желязна руда в чугун.

В текста, известен като Xin Lun, написан от Huan Tan около 20 г. (по време на узурпацията на Wang Mang), се посочва, че легендарният митологичен цар, известен като Fu Xi, е отговорен за пестила и хоросана, които са се превърнали в накланящо се чукче, а след това в чукче (вж. чукче). Въпреки че авторът говори за митологичния Фу Си, един пасаж от неговото съчинение дава намек, че водното колело е било широко разпространено през I в. сл. н. е. в Китай.

През 31 г. от н.е. инженерът и префект на Нанян, Ду Ши, използва сложно водно колело и машини, за да задвижва меховете на доменната пещ и да създава чугун. Водните колела в Китай намират както практическо приложение, така и необикновена употреба. Изобретателят Джан Хенг (78-139 г.) пръв в историята прилага двигателна сила за въртене на астрономическия инструмент армиларна сфера с помощта на водно колело. Веднъж машинният инженер Ма Дзюн (200-265 г.) използвал водно колело, за да задвижи и управлява голям механичен куклен театър за император Мин от Вей.

Средновековна Европа и съвремието

По-специално цистерцианските манастири широко използват водни колела за задвижване на различни видове мелници. Един ранен пример за много голямо водно колело все още е запазен в манастира Real Monasterio de Nuestra Senora de Rueda от началото на XIII в. - цистерциански манастир в Арагон, Испания. Най-разпространени са несъмнено мелниците за зърно, но е имало и дъскорезници, мелници за пълнене и мелници за изпълнение на много други трудоемки задачи. Водното колело остава конкурентно на парната машина и през индустриалната революция.

Основната трудност на водните колела е била тяхната неотделимост от водата. Това означава, че мелниците често е трябвало да бъдат разположени далеч от населените места и от природните ресурси. Водните мелници обаче продължават да се използват с търговска цел и през ХХ век.

Водните колела с обратен ход и с обратен наклон са подходящи, когато има малък поток с разлика във височината над 2 метра, често в комбинация с малък резервоар. Водните колела Breasthot и undershot могат да се използват при реки или потоци с голям обем и големи резервоари.

Най-мощното водно колело, построено в Обединеното кралство, е водното колело Quarry Bank Mill Waterwheel с мощност 100 к.с. близо до Манчестър. Конструкцията с висока степен на натоварване е изведена от експлоатация през 1904 г. и е заменена с няколко турбини. Сега е реставрирано и е музей, отворен за посетители.

Съвременните хидроелектрически язовири могат да се разглеждат като наследници на водното колело, тъй като те също се възползват от движението на водата надолу по склона, за да завъртят колелото.