Suv tegirmoni: kashfiyot qiymati, qamrovi, qurilmasi va ishlash printsipi

2024 Muallif: Henry Conors | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-02-12 14:18

Suv tegirmonining ixtirosi texnologiya tarixi va rivojlanishi uchun katta ahamiyatga ega edi. Birinchi bunday tuzilmalar qadimgi Rimda suvni to'ldirish uchun ishlatilgan, keyinchalik ular un olish va boshqa sanoat maqsadlarida qo'llanila boshlandi.

Ixtiro hikoyasi

Suv g'ildiragi qadimgi davrlarda odamlar tomonidan ixtiro qilingan, buning natijasida odam ishonchli va sodda dvigatelga ega bo'lib, undan foydalanish har yili kengayib bormoqda. Miloddan avvalgi I asrdayoq Rim olimi Vitruviy o'zining "Arxitektura bo'yicha 10 kitob" risolasida shunday tuzilmani tasvirlab bergan. Uning harakati g'ildirakning uning pichoqlariga suv oqimi ta'siridan aylanishiga asoslangan edi. Va bu kashfiyotning birinchi amaliy qo'llanilishi donlarni maydalash imkoniyati edi.

Tegirmonlar tarixi qadimgi odamlar un olish uchun ishlatgan birinchi tegirmon toshlariga borib taqaladi. Bunday qurilmalar dastlab qo'lda edi, keyin ular un g'ildiragini aylantirgan qullar yoki hayvonlarning jismoniy kuchidan foydalana boshladilar.

Suv tegirmonining tarixi daryo oqimining kuchi bilan harakatlanuvchi g'ildirak dizaynidan foydalanish bilan boshlangan.donni unga maydalash jarayoni va buning asosi birinchi dvigatelning yaratilishi edi. Qadimgi mashinalar er va dalalarni sug'orish uchun daryodan suv ko'tarish uchun ishlatiladigan chadufonlar deb nomlangan sug'orish qurilmalaridan paydo bo'lgan. Bunday qurilmalar jantga o'rnatilgan bir nechta qoshiqlardan iborat edi: aylanish paytida ular suvga botirilib, uni yig'ib olishdi va yuqoriga ko'tarilgandan so'ng, uni truba ichiga ag'darishdi.

Qadimgi shamol tegirmonlarini joylashtirish

Vaqt oʻtishi bilan odamlar suv tegirmonlarini qura boshladilar va un ishlab chiqarish uchun suv kuchidan foydalana boshladilar. Bundan tashqari, tekis joylarda, daryolar oqimining past tezligida, bosimni oshirish uchun to'g'onlar o'rnatildi va shu bilan suv sathining ko'tarilishini ta'minladi. Harakatni tegirmon qurilmasiga uzatish uchun tishli dvigatellar ixtiro qilindi, ular jantlarga tegib turgan ikkita g'ildirakdan yasalgan.

Qadimgi ixtirochilar aylanish oʻqlari parallel boʻlgan turli diametrli gʻildiraklar tizimidan foydalanib, odamlar manfaatiga yoʻn altirilishi mumkin boʻlgan harakatni oʻtkazish va oʻzgartirishga muvaffaq boʻlishdi. Bundan tashqari, kattaroq g'ildirak diametri ikkinchi, kichikdan ko'p bo'lsa, shuncha kamroq aylanishni amalga oshirishi kerak. Birinchi g'ildirak tishli tizimlari 2 ming yil oldin qo'llanila boshlandi. O‘shandan beri ixtirochilar va mexaniklar nafaqat 2, balki ko‘proq g‘ildiraklar yordamida viteslarning ko‘p variantini yaratishga muvaffaq bo‘lishdi.

Qadimgi davrdagi suv tegirmonining qurilmasi tasvirlanganVitruvius, 3 ta asosiy qismdan iborat:

1. Dvigatel, suv bilan aylanadigan vertikal g'ildirakdan iborat.
2. Uzatish mexanizmi ikkinchi vertikal tishli g'ildirak (uzatma) bo'lib, u pinion deb ataladigan uchinchi gorizontalni aylantiradi.
3. Ishga tushirish mexanizmi ikkita tegirmon toshidan iborat: ustki qismi tishli uzatma bilan boshqariladi va uning vertikal miliga o'rnatiladi. Un uchun don yuqori tegirmon toshining tepasida joylashgan chelak voronkaga quyilgan.

Suv g'ildiraklari suv oqimiga nisbatan bir nechta holatda o'rnatildi: quyi oqimda - oqim tezligi yuqori bo'lgan daryolarda. Eng keng tarqalgan bo'lib, pastki pichoqlar tomonidan suvga botgan erkin oqimga o'rnatilgan "osilgan" tuzilmalar edi. Keyinchalik ular o'rta va yuqori teshuvchi turdagi suv g'ildiraklaridan foydalanishni boshladilar.

Mumkin boʻlgan maksimal samaradorlik (samaradorlik=75%) katta daryolarda oqib oʻtuvchi “kanoe” suzuvchi tegirmonlarni qurishda keng qoʻllanilgan yuqori yoki quyma turdagi ish bilan berilgan: Dnepr, Kura, va hokazo.

Suv tegirmonining kashf etilishining ahamiyati shundan iboratki, birinchi antiqa mexanizm ixtiro qilingan boʻlib, keyinchalik undan sanoat ishlab chiqarishida foydalanish mumkin boʻlib, bu texnologiya taraqqiyoti tarixida muhim bosqich boʻldi.

Oʻrta asr gidrotexnik inshootlari

Evropadagi birinchi suv tegirmonlari, tarixiy ma'lumotlarga ko'ra, Buyuk Karl hukmronligi davrida (eramizning 340-yil) Germaniyada varimliklardan qarzga olingan. Shu bilan birga, bunday mexanizmlar 11-asrning oxiriga kelib Frantsiya daryolarida qurilgan. allaqachon 20 mingga yaqin tegirmon bor edi. Ayni paytda Angliyada ularning soni 5,5 mingdan ortiq edi.

Suv tegirmonlari Oʻrta asrlarda butun Yevropada keng tarqalgan boʻlib, ular qishloq xoʻjaligi mahsulotlarini qayta ishlashda (un tegirmonlari, yogʻ tegirmonlari, toʻldiruvchilar), konlardan suv koʻtarishda va metallurgiya ishlab chiqarishida foydalanilgan. 16-asr oxiriga kelib allaqachon 300 mingtasi bor edi va 18-asrda. - 500 ming. Shu bilan birga, ularning texnik takomillashuvi va quvvat o'sishi (600 dan 2220 ot kuchiga) amalga oshirildi.

Mashhur rassom va ixtirochi Leonardo da Vinchi ham oʻz eslatmalarida gʻildiraklar yordamida suv energiyasi va quvvatidan foydalanishning yangi usullarini oʻylab topishga harakat qilgan. U, masalan, g'ildirakka etkazib beriladigan suv oqimi orqali harakatga keltiriladigan vertikal arra dizaynini taklif qildi, ya'ni jarayon avtomatlashtirildi. Leonardo, shuningdek, gidrotexnika inshootlaridan foydalanishning bir nechta variantlari chizmalarini yaratdi: favvoralar, botqoqlarni quritish usullari va boshqalar.

GESning yorqin misoli Versal, Trianon va Marli (Fransiya) shaharlaridagi favvoralar va saroylarni suv bilan ta'minlash mexanizmi bo'lib, buning uchun daryoda maxsus to'g'on qurilgan. Sena. Suv omboridan bosim ostida 12 m o'lchamdagi 14 ta pastki teshuvchi g'ildiraklarga suv etkazib berildi. Ular uni 221 nasos yordamida 162 m balandlikdagi suv o'tkazgichga ko'tarib, saroylar va favvoralarga oqib o'tdi. Kundalik beriladigan suv hajmi 5 ming m3^3.

Suv tegirmoni qanday ishlaydi

Bunday tegirmonning dizayni ko'p asrlar davomida o'zgarmagan. Qurilish uchun asosiy material yog'och bo'lib, undan ombor qurilgan, g'ildiraklar va miller qilingan. Metall faqat ba'zi qismlarda ishlatilgan: akslar, mahkamlagichlar, qavslar. Baʼzan ombor toshdan qurilgan.

Suv energiyasidan foydalanadigan tegirmonlar turlari:

1. Toʻqmoqli – tez oqadigan togʻ daryolarida qurilgan. Dizayni bo'yicha ular zamonaviy turbinalarga o'xshaydi: pichoqlar vertikal g'ildirakda poydevorga burchak ostida yasalgan, suv oqimi tushganda, aylanish sodir bo'lgan va undan tegirmon toshlari harakatlangan.
2. G'ildirak, unda "suv" g'ildiragining o'zi aylanadi. Ikkita tur qurilgan - pastki va yuqori jang bilan.

Toʻgʻondan tepa tegirmonga suv kelib tushdi, soʻngra truba boʻylab uning ogʻirligi ostida aylanayotgan ariqlar bilan gʻildirakka yoʻn altirildi. Pastki jangdan foydalanganda, suv oqimiga botirilganda harakatga keltiriladigan pichoqli dizayn qo'llaniladi. Ish samaradorligini oshirish uchun ko'pincha daryoning faqat bir qismini to'sib qo'yuvchi to'g'on ishlatilgan.

Quyidagi rasmda odatdagi yog'och suv tegirmonining qurilmasi ko'rsatilgan: aylanish harakati pastki haydovchi (g'ildirak) [6] dan keladi, yuqori qismida don uchun chelak (bunker) [1] va truba [2], uni tegirmon toshlariga boqish [3]. Olingan un patnisga [4] tushib, keyin ko‘kragiga yoki qopga [5] to‘kildi.

Don ta'minotini sozlash dispenser, maydalangan unning nozikligiga ta'sir qiluvchi teshikli maxsus quti tomonidan amalga oshirildi. Uni qabul qilgandan so'ng, ko'krak qafasining tepasiga o'rnatilgan, kichik mexanizm yordamida tebranadigan maxsus elakdan o'tkazish kerak edi.

Ba'zi suv tegirmonlari faqat donni maydalash uchun emas, balki tariq, grechka yoki jo'xori qobig'ini tozalash uchun ham ishlatilgan, ulardan don tayyorlanadi. Bunday mashinalar kruperlar deb ataldi. Tadbirkorlar tegirmon konstruksiyalarini tirgaklarni urish, uy matolarini kigizlash, jun taroqlash va hokazolar uchun ishlatishgan.

Rossiyadagi qurilish tegirmonlari

Qadimgi rus yilnomalarida suv g'ildiraklari va tegirmonlari haqida eslatish 9-asrda uchraydi. Dastlab, ular faqat donni maydalash uchun ishlatilgan, ular uchun "un" va "non" laqabini olgan. 1375 yilda knyaz Podolskiy Korpatovich Dominikan monastiriga ustav bo'yicha don tegirmonini qurish huquqini berdi. Va 1389 yilda bunday bino vasiyatnoma bilan knyaz Dmitriy Donskoyning xotiniga qoldirildi.

Velikiy Novgorodda tegirmon qurilishi haqida eslatuvchi qayin poʻstlogʻi hujjati 14-asrga tegishli. 16-asrning Pskov yilnomalari. Volxov daryosida butun mahalliy aholi jalb qilingan bunday inshootning qurilishi haqida gapirib bering. Daryoning bir qismini to‘sib qo‘ygan to‘g‘on qurilgan, biroq u kuchli suv toshqini tufayli qulab tushgan.

Tek erlarda Rossiyadagi suv tegirmonlari to'ldirish g'ildiragi bilan qurilgan. 14-15 asrlarda. ichida aylanayotgan qurilmalar paydo bo'la boshladig'ildirak vertikal milga gorizontal tarzda joylashtirilgan.

Bu dizaynlar o'z-o'zini o'rgatgan ustalar tomonidan hech qanday chizmalar va sxemalarsiz qurilgan. Bundan tashqari, ular nafaqat allaqachon qurilgan tuzilmalarni nusxalashdi, balki har safar o'zlarining qurilmalariga o'zlarining yangiliklarini qo'shishdi. Buyuk Pyotr davrida ham Rossiyaga Yevropa davlatlaridan ustalar kela boshlagan, ular bu borada o‘z mahorat va bilimlarini namoyon etganlar.

Pyotrning sheriklaridan biri, Uralsda 12 ta yirik zavod qurgan mashhur muhandis Uilyam Genin ularning ishlashini gidroelektrostansiyalardan ta'minlay oldi. Keyinchalik, suv energiyasidan Rossiya bo'ylab tog'-kon va metallga ishlov berish korxonalari qurilishida mutaxassislar keng foydalandilar.

XVIII asr boshlarida butun hududda 3 mingga yaqin ishlab chiqarish korxonalari ishlagan, ular ishlab chiqarish faoliyati uchun gidravlika qurilmalaridan foydalangan. Bular metallurgiya, arra, qog'oz, to'qimachilik va boshqa korxonalar edi.

Tog'-metallurgiya kombinatini energiya bilan ta'minlash bo'yicha eng mashhur va noyob kompleks 1787 yilda muhandis K. D. Frolov tomonidan Zmeinogorsk konida qurilgan bo'lib, uning dunyoda o'xshashi yo'q. U to'g'onni, suv olish inshootlarini o'z ichiga oladi, ulardan suv er osti kanallari orqali ochiq kanalga (uzunligi 535 m) tegirmonga o'tadi va u erda arra tegirmoni g'ildiragi aylanadi. Keyinchalik, suv keyingi er osti kanali orqali ma'danni kondan ko'tarish uchun mashinaning gidrog'ildiragiga, so'ngra uchinchi va to'rtinchi kanalga oqib chiqdi. Oxir-oqibat, u 1 km dan ortiq uzunlikdagi adadan oqib o'tib, to'g'on ostidagi daryoga oqib o'tdi, uning umumiy yo'li 2 km dan oshdi,eng katta g'ildirakning diametri 17 m. Barcha inshootlar mahalliy materiallardan qurilgan: loy, yog'och, tosh va temir. Majmua 100 yildan ortiq muvaffaqiyatli faoliyat ko'rsatmoqda, ammo hozirgi kungacha faqat Zmeinogorskiy konining to'g'oni saqlanib qolgan.

Gidravlika sohasidagi tadqiqotlarni mashhur olim M. V. Lomonosov ham olib borib, oʻzining ilmiy fikrlarini hayotga tatbiq etib, uchta gʻildirakli gidravlika inshootini ishlatish asosida rangli shisha korxonasini yaratishda ishtirok etgan.. Yana ikki rus akademigi - D. Bernulli va L. Eylerning ishlari gidrodinamika va gidrotexnika qonunlaridan foydalanishda jahon ahamiyatiga ega bo'ldi va bu fanlarning nazariy asoslarini yaratdi.

Sharqda suv energiyasidan foydalanish

Xitoyda suv gʻildiraklaridan foydalanish birinchi marta 1637-yilda Sunn Yingxing kitobida batafsil tasvirlangan. Unda ulardan metallurgiya ishlab chiqarishida foydalanish batafsil bayon etilgan. Xitoy konstruksiyalari odatda gorizontal edi, lekin un va metall ishlab chiqarish uchun sig‘imi yetarli edi.

Suv energiyasidan foydalanish birinchi marta 30-yillarda boshlangan. n. ya'ni, xitoylik amaldor tomonidan suv g'ildiraklariga asoslangan o'zaro harakat mexanizmi ixtiro qilinganidan keyin.

Qadimgi Xitoyda daryolar bo'yida joylashgan bir necha yuzlab tegirmonlar qurilgan, ammo 10-asrda. hukumat daryolarda navigatsiyaga to'sqinlik qilgani uchun ularni taqiqlay boshladi. Tegirmon qurilishi qoʻshni mamlakatlarda: Yaponiya va Hindistonda, Tibetda asta-sekin kengayib bordi.

Islom mamlakatlarida suv gʻildiraklari

MamlakatlarOdamlar islom diniga e'tiqod qiladigan Sharq, asosan, juda issiq iqlimi bo'lgan hududdir. Qadim zamonlardan beri muntazam suv ta'minoti juda muhim edi. Shaharlarni suv bilan ta'minlash va uni daryodan ko'tarish uchun suv o'tkazgichlar qurilgan, ular "norias" deb atagan tegirmonlar qurilgan.

Tarixchilarning fikricha, birinchi bunday inshootlar bundan 5 ming yil avval Suriya va boshqa mamlakatlarda qurilgan. Mamlakatdagi eng chuqur daryolardan biri bo'lgan Orontes daryosida liftlar qurilishi keng tarqalgan bo'lib, suv tegirmonlarining ulkan g'ildiraklari ko'rinishida bo'lib, ular ko'p sonli pichoqlar bilan suvni olib, uni suv o'tkazgichga etkazib berardi.

Bunday inshootning yorqin namunasi - Hama shahrining bizning davrimizgacha saqlanib qolgan liftlari, qurilishi 13-asrga to'g'ri keladi. Ular shaharning bezagi va diqqatga sazovor joyi bo'lib, bugungi kungacha ishlashda davom etmoqdalar.

Har xil tarmoqlarda gidroenergetikadan foydalanish

Un olishdan tashqari, suv tegirmonlarining qamrovi sanoatning quyidagi turlarini qamrab oldi:

• melioratsiya va dalalardagi ekinlarni suv bilan ta'minlash uchun;
• yogʻochni qayta ishlash uchun suv quvvatidan foydalanadigan arra tegirmoni;
• metallurgiya va metallni qayta ishlash;
• toshlarni yoki boshqa jinslarni qayta ishlash uchun konchilikda;
• to'quv va jun fabrikalarida;
• shaxtadan suv ko'tarish uchun va hokazo.

Eng qadimgi foydalanish misollaridan birisuv quvvati - Hierapolisdagi (Turkiya) arra tegirmoni, uning mexanizmlari qazishmalar paytida topilgan va 6-asrga tegishli. n. e.

Ba'zi Evropa mamlakatlarida arxeologlar Qadimgi Rim davridagi eski tegirmon qoldiqlarini topdilar, ular konlarda qazib olingan oltinni o'z ichiga olgan kvartsni maydalashda foydalanilgan.

Suv kuchidan foydalanadigan eng katta majmua, tarixiy ma'lumotlarga ko'ra, 1-asrda qurilgan. Frantsiyaning janubida Barbegal nomi ostida, 16 ta un tegirmonini energiya bilan ta'minlaydigan 16 ta suv g'ildiragiga ega bo'lib, yaqin atrofdagi Alert shahrini non bilan ta'minlaydi. Bu yerda har kuni 4,5 tonna un ishlab chiqarildi.

Janikulum tepaligidagi shunga o'xshash tegirmon majmuasi 3-asrda ta'minlangan. imperator Aurelian tomonidan qadrlangan Rim shahri.

O'z qo'lingiz bilan suv inshootini yaratish

Suv g'ildiragi kabi me'moriy element hovuzlar, kaskadlar yoki favvoralar bilan birga mashhurlikka erishdi. Albatta, bunday tuzilmalar amaliy funktsiyani emas, balki dekorativ vazifani bajaradi. Yog'och qismlar bilan ishlash qobiliyatiga ega bo'lgan har bir egasi o'z qo'llari bilan suv tegirmonini qurishi mumkin.

Sayt maydoniga qarab kamida 1,5 m, lekin 10 m dan ortiq bo'lmagan g'ildirak o'lchamini tanlash tavsiya etiladi. Tegirmon uyi ham kelajakdagi maqsadiga ko'ra tanlangan: inventar saqlash uchun bino, bolalar o'yin maydonchasi va hududni bezash.

Qismlarni ishlab chiqarish:

• suv g'ildiragi uchun asos sifatida siz pichoqlar biriktirilgan velosiped yoki yiqilgan daraxtni olishingiz mumkin; markazdauning atrofida aylanadigan quvur bo'lishi kerak;
• tayyor mahsulot 2 ta tayanch ustidagi podshipniklarga o'rnatiladi, ular eman nurlari, metall burchaklar, g'ishtlardan yasalgan;
• g'ildirakning yuqori qismiga suvning pichoqlarga oqib o'tadigan truba mos kelishi kerak; u yo nasosli shlangdan keltiriladi yoki yomg'irdan keyin keladi;
• Xizmat muddatini oshirish uchun barcha qismlarga ishlov berish tavsiya etiladi: yog'och - laklangan, metall - korroziyaga qarshi bo'yalgan;
• suvni to'kish uchun, kanallarni yotoq yo'nalishiga yoki boshqa idishga yotqizish;
• yakuniy bosqichda bino dekorativ elementlar bilan bezatilgan.

Qishloqda dekorativ suv tegirmonini oʻrnatish peyzajga ajoyib estetik qoʻshimcha boʻladi.

Mashhur tarixiy shamol tegirmonlari

Eng yirik suv tegirmoni "Lady Isabella" Irlandiya dengizidagi Man orolida Lexie qishlog'i yaqinida joylashgan. Ushbu inshoot 1854 yilda mahalliy general-gubernatorning rafiqasi sharafiga o'z-o'zini o'qitgan muhandis Robert Casement tomonidan qurilgan bo'lib, uni qurishdan maqsad tabiiy resurslarni (rux, qo'rg'oshin va boshqalarni) qazib olish uchun mahalliy kondan er osti suvlarini haydash edi..).

Kanallar maxsus yotqizilgan bo'lib, ular orqali tog' daryolaridan suv ko'prik orqali o'tib, diametri 22 m bo'lgan g'ildirakni aylantirish uchun oziqlangan, bu hali ham dunyodagi eng katta deb hisoblanadi, buning natijasida ko'plab sayyohlar muvaffaqiyatga erishganyil.

Fransiyaning asl diqqatga sazovor joylaridan biri bu Vernon (Fransiya) shahri yaqinida joylashgan eski suv tegirmonidir. Uning o'ziga xosligi shundaki, u bir paytlar Sena qirg'oqlarini bog'lagan eski tosh ko'prikning 2 ta ustuniga tayanadi. Qurilishning aniq sanasi noma'lum, ammo ba'zi ma'lumotlarga ko'ra, u Richard Lionheartga qarshilik ko'rsatgan davrda qurilgan va strategik ahamiyatga ega edi. 1883-yilda taniqli rassom Klod Mone uni o'zining rasmlaridan birida abadiylashtirdi.

Suv tegirmonining yaratilishi texnologiya taraqqiyoti tarixidagi muhim qadamdir, chunki u turli maqsadlarda qishloq xoʻjaligi va boshqa mahsulotlarni qayta ishlash uchun ishlatilishi mumkin boʻlgan birinchi dizayn hisoblanadi, bu esa mashinasozlik yoʻlidagi birinchi qadam boʻlgan. dunyoda ishlab chiqarish.