Waterrad

Voor waterraderen gebruikt om boten aan te drijven, zie schoepenrad. Voor wielen die uitsluitend worden gebruikt om water op te hijsen, zie noria. Voor fabrieken of industrieën aangedreven door waterraderen, zie watermolen.

Een waterrad is een waterkrachtsysteem; een machine om kracht te onttrekken aan de stroming van water. Waterraderen en waterkracht werden in de Middeleeuwen op grote schaal gebruikt en dreven, samen met de windmolen, de meeste industrie in Europa aan. Het meest gebruikelijke gebruik van het waterrad was het malen van meel in gristmolens, maar andere toepassingen waren gieterijwerk en machinale bewerking, en het fijnstampen van linnen voor gebruik in papier.

Een waterrad bestaat uit een groot houten of metalen wiel, met aan de buitenrand een aantal schoepen of emmers die het aandrijfvlak vormen. Meestal is het wiel verticaal op een horizontale as gemonteerd, maar het kuip- of Noorse wiel is horizontaal op een verticale as gemonteerd. Verticale wielen kunnen kracht overbrengen via de as of via een ringwiel en drijven gewoonlijk riemen of tandwielen aan; horizontale wielen drijven hun last gewoonlijk rechtstreeks aan. Een kanaal dat het water volgt nadat het het wiel heeft verlaten, wordt gewoonlijk een "tailrace" genoemd.

Een 42 voet hoog waterrad drijft de Oude Molen van Berry College in Rome, Georgia
Een 42 voet hoog waterrad drijft de Oude Molen van Berry College in Rome, Georgia

Geschiedenis

Hoofdartikel: Watermolen

Grieks-Romeins Europa

De technologie van het waterrad was reeds lang bekend, maar werd pas in de Middeleeuwen op grote schaal gebruikt, toen een acuut tekort aan arbeidskrachten machines zoals het waterrad rendabel maakte. De waterraderen in het oude Rome en het oude China vonden echter vele praktische toepassingen in het aandrijven van molens voor het fijnstampen van graan en andere stoffen. De Romeinen gebruikten zowel vaste als drijvende waterraderen en introduceerden waterkracht in andere landen van het Romeinse Rijk. De Romeinen maakten op grote schaal gebruik van waterraderen bij mijnbouwprojecten, met enorme waterraderen uit het Romeinse tijdperk die zijn gevonden in plaatsen als het huidige Spanje. In de 1e eeuw v. Chr. was de Griekse epigrammaticus Antipater van Thessalonica de eerste die een verwijzing naar het waterrad maakte.

Het oude China

Minstens in de 1e eeuw na Christus begonnen de Chinezen van de Oostelijke Han Dynastie waterraderen te gebruiken om graan te malen in molens en om de zuigerbalgen aan te drijven bij het smeden van ijzererts tot gietijzer.

In de tekst bekend als de Xin Lun, geschreven door Huan Tan omstreeks 20 AD (tijdens de usurpatie van Wang Mang), staat dat de legendarische mythologische koning bekend als Fu Xi degene was die verantwoordelijk was voor de stamper en vijzel, die evolueerden tot de kantelhamer en vervolgens tot de valhamer (zie valhamer). Hoewel de auteur spreekt over de mythologische Fu Xi, blijkt uit een passage in zijn geschrift dat het waterrad in de 1e eeuw na Chr. in China wijdverbreid in gebruik was.

In het jaar 31 AD paste de ingenieur en prefect van Nanyang, Du Shi, een complex gebruik van het waterrad en machines toe om de blaasbalgen van de hoogoven aan te drijven om gietijzer te maken. Waterraderen in China vonden praktische toepassingen zoals deze, maar ook buitengewoon gebruik. De uitvinder Zhang Heng (78-139) was de eerste in de geschiedenis die met behulp van een waterrad aandrijfkracht toepaste om het astronomisch instrument van een armillosfeer te laten roteren. De werktuigbouwkundig ingenieur Ma Jun (200-265) gebruikte eens een waterrad om een groot mechanisch poppentheater voor keizer Ming van Wei aan te drijven en te bedienen.

Middeleeuws Europa en Modern

Vooral cisterciënzer kloosters maakten veel gebruik van waterraderen om allerlei molens aan te drijven. Een vroeg voorbeeld van een zeer groot waterrad bevindt zich nog in het Real Monasterio de Nuestra Senora de Rueda uit het begin van de 13e eeuw, een cisterciënzerklooster in de Spaanse regio Aragon. Korenmolens (voor graan) waren ongetwijfeld de meest voorkomende, maar er waren ook houtzagerijen, volmolens en molens voor vele andere arbeidsintensieve taken. Het waterrad bleef concurreren met de stoommachine tot ver in de industriële revolutie.

Het grootste probleem van waterraderen was dat zij niet los konden worden gezien van water. Dit betekende dat molens vaak ver van bevolkingscentra en uit de buurt van natuurlijke hulpbronnen moesten worden geplaatst. Toch werden watermolens nog tot ver in de twintigste eeuw commercieel gebruikt.

Overshot & pitchback waterraderen zijn geschikt waar er een kleine stroom is met een hoogteverschil van meer dan 2 meter, vaak in combinatie met een klein reservoir. Breastshot en undershot wielen kunnen worden gebruikt op rivieren of grote volumestromen met grote reservoirs.

·        

Borstshot waterrad

·        

onder schot waterrad

·        

Overslag waterrad

Het krachtigste waterrad dat in het Verenigd Koninkrijk werd gebouwd, was het Quarry Bank Mill Waterwheel van 100 pk bij Manchester. Het werd in 1904 buiten gebruik gesteld en vervangen door verschillende turbines. Het is nu gerestaureerd en is een museum dat voor het publiek toegankelijk is.

Moderne hydro-elektrische dammen kunnen worden gezien als de afstammelingen van het waterrad, aangezien ook zij gebruik maken van de beweging van het water bergafwaarts om een wiel te laten draaien.


AlegsaOnline.com - 2020 / 2021 - License CC3