Vesiratas

Historia

Tärkein artikkeli: Watermill

Kreikkalais-roomalainen Eurooppa

Vesipyörän tekniikka oli tunnettu jo pitkään, mutta se otettiin laajamittaiseen käyttöön vasta keskiajalla, kun akuutti työvoimapula teki vesipyörän kaltaisista koneista kustannustehokkaita. Muinaisessa Roomassa ja muinaisessa Kiinassa vesipyörille löytyi kuitenkin monia käytännön käyttötarkoituksia viljan ja muiden aineiden jauhamiseen tarkoitettujen myllyjen käyttövoimana. Roomalaiset käyttivät sekä kiinteitä että kelluvia vesipyöriä ja toivat vesivoiman muihin Rooman valtakunnan maihin. Roomalaisten tiedetään käyttäneen vesipyöriä laajalti kaivoshankkeissa, ja valtavia roomalaisaikaisia vesipyöriä on löydetty esimerkiksi nykypäivän Espanjasta. Kreikkalainen epigrammatisti Antipater Thessalonikin Antipater mainitsi ensimmäisenä vesipyörän 1. vuosisadalla eaa.

Muinainen Kiina

Ainakin 1. vuosisadalla jKr. itäisen Han-dynastian kiinalaiset alkoivat käyttää vesipyöriä murskaamaan viljaa myllyissä ja käyttämään mäntää ja palkeita rautamalmin takomisessa valuraudaksi.

Huan Tanin noin vuonna 20 jKr. (Wang Mangin vallankaappauksen aikana) kirjoittamassa Xin Lun -nimisessä tekstissä todetaan, että legendaarinen mytologinen kuningas, joka tunnetaan nimellä Fu Xi, oli vastuussa pestin ja morttelin kehittämisestä, josta kehittyi kallistusvasara ja sitten laukaisuvasara (ks. laukaisuvasara). Vaikka kirjoittaja puhuu mytologisesta Fu Xi:stä, eräs kohta hänen kirjoituksessaan antaa viitteitä siitä, että vesipyörä oli laajalti käytössä Kiinassa jo 1. vuosisadalla jKr.

Vuonna 31 jKr. Nanyangin insinööri ja prefekti Du Shi käytti vesipyörää ja koneita monimutkaisesti masuunin palkeiden käyttämiseen valuraudan valmistamiseksi. Kiinassa vesipyörille löytyi tämänkaltaisia käytännöllisiä käyttötarkoituksia, mutta myös poikkeuksellista käyttöä. Keksijä Zhang Heng (78-139) oli historian ensimmäinen, joka käytti vesipyörän avulla liikkeellepanevaa voimaa tähtitieteellisen mittalaitteen, kädensiipipallon, pyörittämiseen. Koneinsinööri Ma Jun (200-265) käytti aikoinaan vesipyörää käyttääkseen suurta mekaanista nukketeatteria Wein keisari Mingille.

Keskiaikainen Eurooppa ja nykyaikainen

Erityisesti sisteriläisluostarit käyttivät laajalti vesipyöriä monenlaisten myllyjen voimanlähteenä. Varhainen esimerkki hyvin suuresta vesipyörästä on edelleen jäljellä 1200-luvun alussa Real Monasterio de Nuestra Senora de Ruedassa, Espanjan Aragonin alueella sijaitsevassa sisarkirkkoisten luostarissa. Myllyt (maissille) olivat epäilemättä yleisimpiä, mutta myös sahoja, myllyjä ja myllyjä, joilla suoritettiin monia muita työvoimavaltaisia tehtäviä, oli olemassa. Vesipyörä pysyi kilpailukykyisenä höyrykoneen kanssa pitkälle teolliseen vallankumoukseen asti.

Vesipyörien suurin ongelma oli niiden erottamattomuus vedestä. Tämän vuoksi myllyt oli usein sijoitettava kauas asutuskeskuksista ja luonnonvarojen äärelle. Vesimyllyjä käytettiin kuitenkin kaupallisesti vielä pitkälle 1900-luvulle asti.

Overshot- ja pitchback-vesipyörät soveltuvat silloin, kun on pieni puro, jonka korkeusero on yli 2 metriä, usein pienen altaan yhteydessä. Breastshot- ja und undershot-pyöriä voidaan käyttää joilla tai suurilla virtaamilla, joihin liittyy suuria altaita.

Tehokkain Yhdistyneeseen kuningaskuntaan rakennettu vesipyörä oli Manchesterin lähellä sijaitseva 100 hv:n Quarry Bank Mill Waterwheel. Se oli suuririntainen, mutta se poistettiin käytöstä vuonna 1904 ja korvattiin useilla turbiineilla. Se on nyt kunnostettu ja toimii yleisölle avoimena museona.

Nykyaikaisia vesivoimapatoja voidaan pitää vesipyörän jälkeläisinä, sillä nekin hyödyntävät veden liikettä alamäkeen pyörän pyörittämiseksi.