Изобретение водяной мельницы (до 200 г. до н.э.)

Когда появились первые водяные мельницы, точно неизвестно, но, скорее всего, они возникли как развитие нори — вращающегося колеса, использовавшегося на Ближнем Востоке для орошения. Уже в III в. до н.э. Архимед размышлял о шестернях, что предвещало создание приводных механизмов для первых греческих мельниц I века до н.э., задолго до появления ветряных мельниц. Первые модели были простыми: вертикальное деревянное лопастное колесо, вал которого непосредственно приводил в движение жернова. Широкое распространение водяных мельниц началось в XI веке.

Появление первой водяной мельницы

Водяная мельница и использование гидравлической энергии стали возможными благодаря древним знаниям о каналах и акведуках. Вертикальное колесо было придумано на Востоке в I веке до н.э. анонимными изобретателями. Затем технология одновременно распространилась в Римской и Китайской империях, где использовалась в первую очередь для перемола зерна, а позже – для ремесленных нужд. К концу Римской империи такие мельницы уже встречались во всех провинциях, как на Востоке, так и на Западе.

В Средние века рост количества мельниц продолжался, а их применение разнообразилось: распиловка древесины, молоты и кузнечные кузовки для металлургии, валяние тканей, производство бумаги и др. В Англии после завоевания Вильгельмом Завоевателем в 1066 г. было зарегистрировано более 5600 мельниц. В XIII в. в Руане насчитывалось 28 мельниц, в Провансе — 16, а в XIV в. в Гранаде — 130. В Тулузе было 60 «мельничных лодок», в том числе знаменитые Базакль. В Париже по Сене располагалось около 50 мельниц – под мостами, на открытой воде и в виде плавучих сооружений.

Из того же периода известен и изобретение приливных мельниц в Западной Европе. В XVIII в. появились первые прединдустриальные комплексы, полностью снабжённые гидравлической энергией. В 1772 г. во Франции было зарегистрировано более 140 интегрированных кузниц с молотарнями, печными печами и кузницами; типичным примером служит большая кузница Буффона в Бургундии, где на трёх каналах располагались восемь гидравлических колес.

От мельницы к гидравлическим турбинам

Гидравлическая энергия опередила паровую и в XIX в. стала основой первых крупных промышленных прядильных фабрик в Англии, а затем во Франции и США. На американском текстильном комплексе Лоуэлл (Нью‑Ингленд), открытом в 1822 г., работало 7 500 человек в восьми фабриках, а к 1847 г. здесь было 191 водяное колесо. Все станки приводились к ним через шестерни, ремни и валы. С 1849 г. колёса постепенно заменялись турбинами.

Появление гидравлических турбин позволило использовать энергию воды гораздо эффективнее. В 1827 г. 25‑летний Стефанский изобретатель Бенуа Фурнейрон, под руководством Клода Бурдина, создал первую реактивную турбину для промышленности и испытал её на кузнице в Джуре. Американский инженер Джеймс Фрэнсис усовершенствовал её и к 1855 г. разработал реактивную турбину, получившую его имя.

Около 1870 г. Лестер Аллен Пелтон создал импульсную турбину – «колесо Пелтона», идеально подходящее для больших напорных высот, что было необходимо в калифорнийских шахтах. С изобретением электричества турбины стали соединяться с динамо‑генераторами, позволяя передавать энергию от удалённых водопадов. Сегодня гидроэнергетика – ведущий источник возобновляемой электроэнергии, обеспечивая около 20 % мирового потребления.

Для дальнейшего чтения

«Водяные мельницы во Франции», Мишель Морэн, Эмиль Кура. Саттон, 2005.