Koło wodne

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Koło wodne nasiębierne podczas pracy

Koło wodne, gatro - koło mające na obwodzie łopatki lub przegrody, poruszane siłą naporu wody, poprzednik turbiny wodnej. Najczęściej wykorzystywane do napędu młynów wodnych i narzędzi wykorzystywanych np. w tartakach lub kuźniach.

Podstawowy podział[edytuj]

Zależnie od sposobu zasilania koła wodne dzielimy na:

Podsiębierne
Śródsiębierne
Nasiębierne
Koło wodne napędzające młot w kuźnicy. Eksponat Skansenu Maszyn Parowych i Parowozów przy Zabytkowej Kopalni Srebra w Tarnowskich Górach
Koło wodne na Gowienicy w Babigoszczy
  • podsiębierne (wykorzystuje głównie energię kinetyczną wody),
  • śródsiębierne (wykorzystuje energię potencjalną i kinetyczną wody),
  • nasiębierne (wykorzystuje głównie energię potencjalną wody, o największej wydajności).

Historia[edytuj]

Pierwszy znany opis koła wodnego pochodzi z III wieku p.n.e.[1] z Mechanike syntaksis Filona z Bizancjum, gdzie opisane jest zastosowanie koła wodnego do podnoszenia wody napędu zabawek mechanicznych.

W niektórych krajach Bliskiego Wschodu i Azji Południowo-Wschodniej koła wodne używane są do podnoszenia wody. Jest to zapewne najstarsza maszyna poruszana siłą wody. Składa się ona z dużego koła wodnego o średnicy do 20 m, do którego są przymocowane drewniane lub gliniane czerpaki - wraz z obrotem koła, czerpaki podnoszą wodę w górę. Koła takie do tej pory czerpią wodę na przykład z rzeki Asi w Syrii, przelewając ją do akweduktów, którymi woda jest prowadzona na pola. Stosuje się je także w innych krajach Bliskiego Wschodu, używa się go również w Hercegowinie, gdzie wprowadzili je Turcy. W Wietnamie są stosowane koła o średnicy 10-15 m, zbudowane całkowicie z bambusa.

W Europie[2][edytuj]

W Europie koła wodne były dość powszechnie stosowane już w XII w. Początkowo były to niewielkie koła podsiębierne, wykonane w całości z drewna, a w ich stosowaniu przodowały klasztory. Koła te miały z reguły moc od 2 do 4 KM. Z czasem młyny, folusze i tartaki, napędzane kołem wodnym, stały się powszechnym elementem pejzażu wszędzie tam, gdzie osadnictwo miało dostęp do płynącej wody. Przez sześć wieków koła wodne spełniały rolę najważniejszych silników w dyspozycji ludzkości. Napędzały tokarnie, wiertarki, szlifierki, a także miechy kuźni i zakładów hutniczych. Zastosowanie w XVI w. kół wodnych do odwadniania kopalń umożliwiło górnictwu rud sięgnięcie do głębiej położonych pokładów. Traktaty z zakresu mechaniki i hydrauliki, jakie pozostawiły nam w spadku wieki XVI-XVIII, zawierają opisy wielu oryginalnych projektów różnych mechanizmów, napędzanych siłą wody. Część z nich została zrealizowana w praktyce.

Jednym z nich była siłownia wodna z XVI w., napędzająca pompy wodociągu londyńskiego. Zbudował ją Duńczyk (lub Niemiec?) Peter Moritz w 1582 r. Składało się na nią pięć wielkich kół podsiębiernych, usytuowanych między filarami jednego z mostów na Tamizie. Obracając się, napędzały one zespół pomp, podających wodę do drewnianego zbiornika, skąd następnie ołowianymi rurami była ona rozprowadzana do poszczególnych odbiorców. Dobowa wydajność pompowni wynosiła do 18 tys. m³ wody na dobę. Pracowała ona przez ok. 250 lat, tak długo, jak istniał most.

Sto lat później, w latach 1681-1682, podobna instalacja powstała we Francji. Służyła do zasilania ogrodów wersalskich. Usytuowana w Marly-le-Roi nad Sekwaną, napędzana była 14 wielkimi kołami wodnymi o średnicy 12 metrów każde. Poruszały one zespół 221 pomp, przepompowywujących wodę z Sekwany do dwóch zbiorników pośrednich. Woda podnoszona była na wysokość 162 m i przesyłana żelaznymi rurami. Uzyskiwana moc była stosunkowo niewielka i wynosiła ok. 80 KM. Koszt całej instalacji natomiast był olbrzymi i wyniósł 100 tys. ówczesnych franków. Funkcjonowała ona do 1817 r., kiedy została zastąpiona nowszym rozwiązaniem.

Rozwijający się przemysł potrzebował napędów o coraz to większej mocy. Na czoło wysunęły się Wyspy Brytyjskie, gdzie w XVII w. pojawiły się pierwsze maszyny przędzalnicze, a następnie tkackie. Zaczęło się upowszechniać najwydajniejsze koło nasiębierne, które doszło do wielkich rozmiarów, a do jego konstrukcji zaczęto używać metali. Np. w Szkocji pracowało wykonane z żelaza koło nasiębierne o średnicy 21 m i szerokości 3,8 m. Przy spadku wody wynoszącym ok. 20 m i przepływie ok. 1 m³/s obracało się ono z prędkością 1,3 obr./min. Miało moc 190 KM i znaczną sprawność, wynoszącą ok. 75%. Na wyspie Man działało jeszcze większe koło, o średnicy 22 m, dające moc ok. 200 KM.

W latach 70. i 80. XVIII w. w rosyjskich państwowych kopalniach zaczęło brakować rąk do pracy. Problemem stał się zwłaszcza transport urobku szybami i przeróbka rudy. W jednej z nich technik Kuźma Frołow skonstruował więc siłownię, składającą się z czterech wielkich kół wodnych, usytuowanych kolejno na tym samym cieku wodnym. Woda doprowadzana była kanałem długości 3 km ze specjalnie wybudowanego zbiornika zaporowego. Największe z kół miało średnicę 15 m. Dzięki systemowi kierowania wodą koła mogły pracować niezależnie, zaś koło napędzające maszynę wyciągową było zwrotne i posiadało hamulce.

Ciekawostki[edytuj]

  • Pierwsze koło wodne w Polsce zbudowano w 1145[1] roku w Łęczycy. Służyło ono do napędu młyna.
  • W XVI wieku w Polsce pracowało ok. 3000 kół wodnych


Zachowane[edytuj]

W heraldyce[edytuj]

Element koła wodnego w heraldyce:

Zobacz też[edytuj]

Przypisy

  1. a b Praca zbiorowa: Oxford - Wielka Historia Świata. Średniowiecze. Cesarstwo Niemieckie - Arabowie na półwyspie pirenejskim. T. 17. Poznań: Polskie Media Amer.Com, 2006, s. 176. ISBN 978-83-7425-697-1.
  2. Sosiński Rajmund: Z dziejów energetyki, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1964, s. 23