Koło wodne

Historia

Główny artykuł: Młyn wodny

Europa Grecko-Rzymska

Technologia koła wodnego była znana od dawna, ale nie została wprowadzona do powszechnego użytku aż do średniowiecza, kiedy to dotkliwy niedobór siły roboczej sprawił, że maszyny takie jak koło wodne stały się opłacalne. Jednak koła wodne w starożytnym Rzymie i starożytnych Chinach znalazły wiele praktycznych zastosowań w napędzaniu młynów do ubijania zboża i innych substancji. Rzymianie używali zarówno stałych, jak i pływających kół wodnych i wprowadzili energię wodną do innych krajów Imperium Rzymskiego. Rzymianie byli znani z szerokiego wykorzystania kół wodnych w projektach górniczych, a ogromne koła wodne z czasów rzymskich można znaleźć w miejscach takich jak dzisiejsza Hiszpania. W I wieku p.n.e. grecki epigramatyk Antypater z Tesaloniki jako pierwszy odniósł się do koła wodnego.

Starożytne Chiny

Co najmniej w I wieku n.e. Chińczycy z dynastii Han zaczęli używać kół wodnych do rozdrabniania zboża w młynach i do napędzania miechów tłokowych przy wykuwaniu rudy żelaza na żeliwo.

W tekście znanym jako Xin Lun, napisanym przez Huan Tan około 20 r. n.e. (podczas uzurpacji Wang Manga), stwierdza się, że legendarny mitologiczny król znany jako Fu Xi był odpowiedzialny za tłuczek i moździerz, który ewoluował w młot przechylny, a następnie młot potrójny (patrz młot potrójny). Chociaż autor mówi o mitologicznym Fu Xi, fragment jego pisma daje wskazówkę, że koło wodne było w powszechnym użyciu już w I wieku n.e. w Chinach.

W roku 31 n.e. inżynier i prefekt Nanyang, Du Shi, zastosował kompleksowe wykorzystanie koła wodnego i maszyn do napędzania miechów wielkiego pieca do produkcji żeliwa. Koła wodne w Chinach znajdowały zarówno zastosowania praktyczne, jak i niezwykłe. Wynalazca Zhang Heng (78-139) jako pierwszy w historii zastosował siłę napędową do obracania astronomicznego instrumentu sfery armilarnej za pomocą koła wodnego. Inżynier mechanik Ma Jun (200-265) użył kiedyś koła wodnego do zasilania i obsługi dużego mechanicznego teatru lalek dla cesarza Ming z Wei.

Europa średniowieczna i nowożytna

Zwłaszcza klasztory cysterskie szeroko wykorzystywały koła wodne do napędzania różnego rodzaju młynów. Wczesny przykład bardzo dużego koła wodnego zachował się w Real Monasterio de Nuestra Senora de Rueda z początku XIII wieku, klasztorze cystersów w regionie Aragonii w Hiszpanii. Młyny do mielenia zboża były bez wątpienia najbardziej rozpowszechnione, ale istniały również tartaki, młyny do obróbki drewna i młyny do wielu innych pracochłonnych zadań. Koło wodne pozostało konkurencyjne w stosunku do silnika parowego aż do czasów rewolucji przemysłowej.

Głównym problemem kół wodnych była ich nierozłączność z wodą. Oznaczało to, że młyny często musiały być zlokalizowane z dala od skupisk ludności i z dala od zasobów naturalnych. Młyny wodne były jednak nadal w użyciu komercyjnym aż do XX wieku.

Koła Overshot i pitchback są odpowiednie tam, gdzie jest mały strumień z różnicą wysokości większą niż 2 metry, często w połączeniu z małym zbiornikiem wodnym. Koła Breastshot i undershot mogą być stosowane na rzekach lub przy dużych przepływach objętościowych z dużymi zbiornikami.

Najpotężniejszym kołem wodnym zbudowanym w Wielkiej Brytanii było koło wodne Quarry Bank Mill Waterwheel o mocy 100 KM w pobliżu Manchesteru. Koło to, o dużej mocy, zostało wycofane z użytku w 1904 roku i zastąpione kilkoma turbinami. Obecnie jest odrestaurowane i stanowi muzeum dostępne dla zwiedzających.

Nowoczesne zapory wodne mogą być postrzegane jako potomkowie koła wodnego, ponieważ one również wykorzystują ruch wody w dół zbocza do obracania koła.