Guồng nước

Guồng nước, hay còn gọi là guồng nước hoặc cọn nước, là một thiết bị chuyển đổi năng lượng của dòng nước chảy hoặc rơi thành năng lượng hữu ích, thường dùng trong cối xay nước. Nó gồm một bánh xe (thường làm bằng gỗ hoặc kim loại) với nhiều lưỡi hoặc xô được gắn ở vành ngoài, tạo thành bề mặt dẫn động. Thông thường, bánh xe được lắp dọc vào một trục bánh xe nằm ngang, nhưng cũng có thể lắp ngang vào một cái cán đứng. Bánh xe dọc có thể truyền năng lượng qua trục bánh xe hoặc qua một vòng bánh răng, làm cho dây đai hoặc bánh răng chuyển động; bánh xe ngang thường trực tiếp làm cho tải của nó chuyển động.

Guồng nước vẫn được sử dụng trong thương mại cho đến thế kỷ 20, nhưng giờ đây đã ít phổ biến hơn. Nó có thể dùng để xay bột mì trong cối xay, nghiền gỗ thành bột giấy, đánh búa sắt, gia công trên máy, ép quặng, và nghiền sợi cho sản xuất vải.

Một số bánh xe nước được duy trì nhờ nước từ ao của nhà máy xay, nơi hình thành khi một dòng chảy bị ngăn bởi đập. Kênh dẫn nước vào hoặc ra khỏi bánh xe được gọi là kênh đào nhà máy xay. Dòng nước từ ao nhà máy xay tới bánh xe gọi là dòng nước đầu; còn dòng nước chảy đi sau khi rời khỏi bánh xe thường được gọi là dòng nước đuôi.

Vào giữa và cuối thế kỷ 18, nghiên cứu khoa học về bánh xe nước của John Smeaton đã mang lại những cải tiến quan trọng trong hiệu suất, cung cấp đủ năng lượng cho Cách mạng công nghiệp.

Bánh xe nước dần được thay thế bởi các tua bin nhỏ hơn, rẻ hơn và hiệu quả hơn, phát triển bởi Benoît Fourneyron, bắt đầu với mẫu đầu tiên của ông vào năm 1827.

Khó khăn chính của bánh xe nước là sự phụ thuộc vào dòng chảy, hạn chế các vị trí lắp đặt. Các đập thủy điện có thể coi là hậu duệ của bánh xe nước, vì chúng cũng tận dụng sự chuyển động của dòng nước chảy xuống dốc.

Các loại

Bánh xe nước có hai kiểu thiết kế chính:

• Bánh xe nằm ngang với trục dọc; hoặc
• Bánh xe nằm dọc với trục ngang.

Kiểu bánh xe dọc có thể được phân loại thêm dựa trên vị trí nước tiếp xúc với bánh xe, bao gồm backshot (dòng nước chảy từ trên xuống khiến bánh xe quay ngược chiều kim đồng hồ), overshot (dòng nước chảy từ trên xuống khiến bánh xe quay theo chiều kim đồng hồ), breastshot (dòng nước chảy ngang bánh xe), undershot (dòng nước chảy bên dưới bánh xe), và stream-wheel. Thuật ngữ undershot thường chỉ các bánh xe mà nước chảy từ dưới lên, mặc dù nó có thể ám chỉ bất kỳ loại bánh xe nào mà nước chảy dưới bánh xe.

Phần lớn bánh xe nước ở Vương quốc Anh và Hoa Kỳ là (hoặc đã từng là) kiểu dọc với trục ngang, trong khi ở các cao nguyên Scotland và nhiều vùng Nam Âu, các cối xay thường sử dụng bánh xe nằm ngang với trục dọc.

Chú thích

• Soto Gary, Water Wheel. vol. 163. No. 4. (Tháng 1, 1994), tr. 197
• al-Hassani, S.T.S., Woodcock, E. và Saoud, R. (2006) 1001 phát minh: Di sản Hồi giáo trong thế giới chúng ta, Manchester: Quỹ Khoa học Công nghệ và Văn minh, ISBN 0-9552426-0-6
• Allan. ngày 18 tháng 4 năm 2008. Bánh xe nước Undershot. Truy cập từ http://www.builditsolar.com/Projects/Hydro/UnderShot/WaterWheel.htm
• Donners, K.; Waelkens, M.; Deckers, J. (2002), “Cối xay nước ở khu vực Sagalassos: Một công nghệ cổ đại đang biến mất”, Nghiên cứu Anatolian, Nghiên cứu Anatolian, Tập. 52, 52, tr. 1–17, doi:10.2307/3643076, JSTOR 3643076
• Glick, T.F. (1970) Thủy lợi và xã hội ở Valencia thời trung cổ, Cambridge, MA: Belknap Press của Harvard University Press, ISBN 0-674-46675-6
• Greene, Kevin (2000), “Đổi mới công nghệ và tiến bộ kinh tế trong thế giới cổ đại: Xem xét lại M.I. Finley”, Tạp chí Lịch sử Kinh tế, 53 (1), tr. 29–59, doi:10.1111/1468-0289.00151
• Hill, D.R. (1991) 'Kỹ thuật cơ khí ở vùng gần Đông thời trung cổ', Khoa học Mỹ, 264 (5áng 5), tr. 100-105
• Lucas, A.R. (2005). “Xay xát công nghiệp trong thế giới cổ đại và trung cổ: Khảo sát bằng chứng về một cuộc cách mạng công nghiệp ở châu Âu trung cổ”. Công nghệ và Văn hóa. 46 (1): 1–30. doi:10.1353/tech.2005.0026.
• Lewis, M.J.T. (1997) Đá xay và Búa: nguồn gốc của năng lượng nước, Nhà xuất bản Đại học Hull, ISBN 0-85958-657-X
• Morton, W.S. và Lewis, C.M. (2005) Trung Quốc: Lịch sử và Văn hóa, ấn bản lần thứ 4, New York: McGraw-Hill, ISBN 0-07-141279-4
• Murphy, Donald (2005), Khai quật một cối xay tại Killoteran, Co. Waterford trong Dự án Đường vòng N-25 Waterford (PDF), Khảo cổ học ở cửa sông/ Tầng lấp ở Ireland. Hướng tới thực hành tốt nhất, Đại học College Dublin và Cơ quan Đường quốc gia, Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 18 tháng 11 năm 2007, truy cập ngày 3 tháng 5 năm 2018
• Needham, J. (1965) Khoa học và Văn minh ở Trung Quốc – Tập 4: Vật lý và công nghệ vật lý – Phần 2: Kỹ thuật cơ khí, Nhà xuất bản Đại học Cambridge, ISBN 0-521-05803-1
• Nuernbergk, D.M. (2005) Các bánh xe nước với kênh hình chóp: Cơ sở tính toán và hiểu biết mới, Detmold: Schäfer, ISBN 3-87696-121-1
• Nuernbergk, D.M. (2007) Các bánh xe nước với treo tự do: Cơ sở thiết kế và tính toán, Detmold: Schäfer, ISBN 3-87696-122-X
• Pacey, A. (1991) Công nghệ trong Văn minh Thế giới: Lịch sử Ngàn năm, ấn bản MIT Press lần thứ nhất, Cambridge, Massachusetts: MIT, ISBN 0-262-66072-5
• Oleson, John Peter (1984), Các thiết bị nâng nước cơ học Hy Lạp và La Mã: Lịch sử của một công nghệ, Nhà xuất bản Đại học Toronto, ISBN 90-277-1693-5
• Quaranta Emanuele, Revelli Roberto (2015), Đặc điểm hiệu suất, tổn thất công suất và ước lượng công suất cơ học cho bánh xe nước breastshot, Năng lượng, Elsevier, doi:10.1016/j.energy.2015.04.079
• Oleson, John Peter (2000), “Nâng nước”, trong Wikander, Örjan (biên tập), Cẩm nang Công nghệ Nước Cổ đại, Công nghệ và Thay đổi trong Lịch sử, 2, Leiden: Brill, tr. 217–302, ISBN 90-04-11123-9
• Reynolds, T.S. (1983) Hơn cả trăm người: Lịch sử của bánh xe nước dọc, Johns Hopkins nghiên cứu trong lịch sử công nghệ: Tập mới 7, Baltimore: Nhà xuất bản Đại học Johns Hopkins, ISBN 0-8018-2554-7
• Schioler, Thorkild (1973), Các bánh xe nâng nước La Mã và Hồi giáo, Nhà xuất bản Đại học Odense, ISBN 87-7492-090-1
• Shannon, R. 1997. Kỹ thuật bánh xe nước. Truy cập từ http://permaculturewest.org.au/ipc6/ch08/shannon/index.html Lưu trữ 2017-09-20 tại Wayback Machine.
• Siddiqui, Iqtidar Husain (1986). “Hệ thống nước và thủy lợi ở Ấn Độ trong thời kỳ trước Mughal”. Tạp chí Lịch sử Kinh tế và Xã hội của Phương Đông. 29 (1): 52–77. doi:10.1163/156852086X00036.
• Syson, l. (1965) Cối xay nước Anh, London: Batsford, 176 tr.
• Wikander, Örjan (1985), “Bằng chứng khảo cổ học cho cối xay nước sớm. Báo cáo tạm thời”, Lịch sử Công nghệ, 10, tr. 151–179
• Wikander, Örjan (2000), “Cối xay nước”, trong Wikander, Örjan (biên tập), Cẩm nang Công nghệ Nước Cổ đại, Công nghệ và Thay đổi trong Lịch sử, 2, Leiden: Brill, tr. 371–400, ISBN 90-04-11123-9
• Wilson, Andrew (1995), “Năng lượng nước ở Bắc Phi và sự phát triển của cối xay nước ngang”, Tạp chí Khảo cổ học La Mã, 8, tr. 499–510
• Wilson, Andrew (2002), “Máy móc, Năng lượng và Kinh tế cổ đại”, Tạp chí Lịch sử La Mã, 92, tr. 1–32, doi:10.2307/3184857, JSTOR 3184857

Các liên kết bên ngoài

• Danh sách thuật ngữ về bánh xe nước
• Bài luận/đoạn âm thanh
• WaterHistory.org - Một số bài viết liên quan đến bánh xe nước
• Giả lập máy tính của bánh xe nước undershot Lưu trữ 2009-08-10 tại Wayback Machine
• Bánh xe nước Persian ở Ấn Độ, 1814-1815 Lưu trữ 2012-10-21 tại Wayback Machine tranh với văn bản giải thích, tại trang web Thư viện British.
• Giả lập máy tính của bánh xe nước overshot Lưu trữ 2009-08-10 tại Wayback Machine