ÓKORI VÍZEMELŐ KEREKEK, SZIVATTYÚK
(2024 augusztus)
ABSTRACT
Az öntözés alapvető fontosságú volt az ókori földművelő társadalmakban, hasonló szerkezeteket: gémeskutakat, vízkerekeket, magas vízvezetékeket, alagutakat, ciszternákat, szivattyúkat, csöveket találtak egymástól függetlenül és különböző helyeken. A fürdőket kazánokkal fűtötték, kevés hiányzott a gőzgép feltalálásához.// ANCIENT WATER LIFTING WHEELS, PUMPS: Irrigation was essential in ancient farming societies and similar structures, booms, water wheels, high arches, tunnels, cisterns, pump-halves have been found independently and in different places. The baths were heated in boilers, little was missing to invent a steam engine.
BEVEZETÉS
Egyiptomban volt egy gémeskút féle, ellensúllyal könnyített vödörrel emelték ki az öntözővizet. A saduf (https://en.m.wikipedia.org/wiki/Shadoof) nevű szerkezetet kutakhoz és a folyóvizekhez, és csatornák mellé is telepítették. A kutatás módja az internetes keresés volt, célja az ismeretterjesztés.
A rómaiaknál a vízemelő kerék legrégebbi típusa a tympanum, a görögöknél tympanon (vagy tympanion, azaz "dob" vagy "tamburin") néven volt ismert. A vízkerék nagy mennyiségű vizet tudott felemelni, de csak a kerék átmérőjének kevesebb mint felére tudta megemelni. A dobhoz hasonlított, deszkákkal körülvett üregből, fakeretből állt. A belsejét általában nyolc részre, ék alakú rekeszekre osztották, amelyek falait szurokkal vagy viasszal tömítették. A kerék függőleges síkban forgott, és egy erős vízszintes tengelyre volt szerelve. Az vízikerekek meghajtásához a kerék kerületén taposó embereket (általában alacsony rangú rabszolgákat vagy elítélt bűnözőket), vagy egy derékszögben csatlakoztatott fogaskerékhez erősített teherhordó állatokat alkalmaztak. Ahogy az egymást követő rekeszeket a kerék alján lévő vízbe merítették, a kerék peremén lévő, egymástól egyenlő távolságra lévő nyílásokon keresztül töltődtek fel. Amikor az egyes rekeszek elérték a tengely vízszintes szintjét, a víz a kerék tengelyében, a rekesz oldalfalainak végpontjánál lévő kör alakú lyukon keresztül egy vályúba ürült.
A noria kifejezést olyan eszközökre használják, amelyek a mozgó víz erejét használják a kerék forgatására. Al-Dzsazari híres könyve a mechanikai eszközökről például a vízzel hajtott kereket és számos más típusú, állatok által hajtott vízemelő eszközt a saqiya általános kifejezés alatt csoportosítja. Spanyolországban a noria kifejezést használják mindkét keréktípusra, akár állatokkal, akár vízáramlással hajtják őket.
Magas vízvezeték és vízikerék (http://www.romanaqueducts.info/aquasite/foto/noria-hama.jpg)
Magas vízvezeték és vízikerék rajza (http://www.romanaqueducts.info/aquasite/foto/noria-hama.jpg)
Magas vízvezeték és vízikerék, a kerék felerősítése (http://www.romanaqueducts.info/aquasite/foto/noria-hama.jpg)
Római kori noria érdekes kerékagy megoldással (https://www.machinerylubrication.com/Read/1294/noria-history
A Pompeius által i. e. 64-ben alapított szíriai provinciában a római mérnökök újítása a vízvezeték volt. Vízkiemelő szerkezetek szállították a folyókból a vizet. Az arab hódítók nagyobbakat emeltek. A szíriai Orontész folyóvölgy látványosságai az óriás vízikerekek. A lapátjaikra szerelt agyagkorsókat megtöltötték az Orontész vizével. A római hódítás korából származó harminc szerkezetből tizenhét áll, középkori módosításokkal. A nagyobbak emelet magasságúak. A leghatalmasabb 27 méter magas, 1300 körül épült cédrusfából. Fekete színű, mert kátránnyal védték. Alulcsapott vízikerekek már csak turistalátványosságok (https://hu.wikipedia.org/wiki/Ker%C3%A9k ).
Vízemelő bányában (https://en.wikipedia.org/wiki/Ancient_Roman_engineering#/media/File:Archscrew2.jpg)
1. Blokk; 2. Henger; 3. Ólombélés; 4. Dugattyú; 5. Dugattyútömítés; 6. Beömlőszelep-ülés; 7a. Jobb bemeneti szelep; 7b. Bal bemeneti szelep; 8. Kilépőnyílás a hengerből; 9. Vízszintes csatlakozójárat; 10. Függőleges csatlakozójárat; 11. Szeleptér; 12a. Jobb kimeneti szelep; 12b. Bal oldali kivezető szelep; 13. Kivezetőcsatorna; 14. Szállítócső; 15. Csatlakozócső; 16. Dugók.
Gőzzel működő kapu (https://www.sintechpumps.com/industrial-pumps/history-of-pumps/)
A görög feltaláló és matematikus Ktesibius feltalálta a vízorgonát, egy légszivattyút, amelynek alján szelepek vannak, közöttük egy víztartály, a tetején pedig egy sor síp, ma dugattyús szivattyúként ismerjük.
Megjegyzés: Alexandriai Ctesibius (i. e. 270 körül) dugattyús szivattyúját széles körben ismerték, használták a Birodalomban Julius Caesar idejétől. A vas-acél megmunkálási technikáktól eltekintve minden ismert volt egy gőzgép feltalálásához. Érdemes eljátszani a gondolattal, hogyan alakult volna a történelem, ha Augustus császár idején feltalálták volna a gőzgépet? Itt arra a kérdésre kerestük a választ, hogy miért nem találták fel a gőzgépet: igény lett volna rá, forrasztani tudtak, igaz, vasat hegeszteni nem, de voltak elszánt, megfelelő képességű, felkészült mérnökeik.
Nézzük mi történt az 1700 körül: 1665-ben Edward Somerset gőzzel hajtott szivattyút építtetett egy kastély vízellátásához. Denis Papin francia fizikus 1687-ben Leibniz segítségével elkészítette az első dugattyús gőzgép működő modelljét, mely egy sor hasznos aprósággal rendelkezett, például biztonsági szeleppel. XIV. Lajos király számára több, gőzzel működtetett szivattyút készítettek 1680 körül. Az első, ipari gőzgépeket Thomas Savery („tűz-gép” 1698) és Thomas Newcomen (1712) tervezték. Végül 1769-ben James Watt szabadalmaztatta a később is használt megoldásokat gőzgépén. Watt óta a gőzgépen végzett fejlesztések nem hoztak alapvető újdonságokat, az ő megoldásainak finomításából álltak fejlesztések. (https://hu.wikipedia.org/wiki/A_g%C5%91zg%C3%A9p_t%C3%B6rt%C3%A9nete) Összegezve: ott folytatták, ahol a rómaiak abbahagyták, kb. egy évszázad volt szükséges egy mai, kondenzációs, gőzzel működtetett ipari szivattyú megépítéséhez. A vasút, a hajó és más gőzgépek már következmények, alkalmazások. Az első gőzzel hajtott szivattyúkat kastélyok, kertek vízellátására, és tűzoltásra használták, melyekre volt igény a római időkben is, a rómaiak fürdőkben és tűzoltásra használták a dugattyús szivattyúkat. A császárok idején találhatták volna fel, de római gondolkodásnak nem felelt meg az öncélú késérletezés, kutatás. Egy adott cél érdekében kisérleteztek, amikor meg kellett oldani egy feladatot, de bizonytalan kimenetelű próbálkozások nem feleltek meg a korszellemnek. Pedig egy 5. századi törvény megtiltotta a vízvezetékek ivóvizének malmokban történő felhasználását, helyette taposómalmokat használtak (https://bencsik.rs3.hu/a-harci-szekerek-okori-toertenete/383-romai-kori-gepek-a-taposomalom-toertenete/368-a-taposomalom-toertenete.html).
*
Archimédesz találmányai: "kiválasztott magának a királyi flottából egy háromárbócos szállítóhajót, amelyet sok ember nagy fáradsággal vonszolt a partra, és miután sok utast és a szokásos rakományt elhelyezték a fedélzeten, a hajótól egy kissé távolabb leült a partra, és minden nagyobb erőfeszítés nélkül, kezével bonyolult csigasort mozgatva a hajót simán és egyenletesen húzta magához, mintha az a vízen siklott volna tova" https://hu.wikipedia.org/wiki/Arkhim%C3%A9d%C3%A9sz).
Arhimédészi vízemelő
: (https://hu.wikipedia.org/wiki/Arkhim%C3%A9d%C3%A9szi_csavar) más néven csavarszivattyú víz emelésére alkalmas egyszerű gép, amelyet például arra lehet használni, hogy a vizet az alacsonyabban fekvő vízfelszíntől a magasabban fekvő öntözendő területre juttassák. Az arkhimédészi csavar a legrégebbi ismert szivattyú. Bár Archimédesz ókori görög tudósról nevezték el a csavarszivattyút, nem ő volt az eszköz első elkészítője, az ókori Egyiptomban találták fel. Már a görögök is ismerhették az Arkhimédész kora előtti időkben. A görög kereskedők és utazók tudományos ismereteket, találmányokat Egyiptomból importáltak. (A csavarszivattyú csavarorsóból és az azt körülvevő hengeres házból áll. A csavarorsót általában szélmalommal vagy kézi meghajtással forgatták. A folyadékba ferdén, a vízszintessel kis, kb. 20°-os szögben beállítva működik. A hengeres ház és a csavar érintkezésének nem kell tökéletesen vízzárónak lennie, a szerkezet mindaddig működtethető, amíg a fordulatonként kimerített folyadékmennyiség nagyobb a menetekből fordulatonként visszaszivárgó mennyiséghez képest. A felsőbb menetből átszivárgó folyadék az alatta levő menetre kerülve visszatér a szállítás irányába, így használat közben egyensúly alakul ki, a hozam állandó. A szerkezetnek létezett olyan változata is, melyben a csavart a hengeres házhoz rögzítették, így a részek együtt forogtak. A csavarorsót szurokkal, gyantával vagy egyéb kötőanyaggal erősítették a hengerhez, vagy a kettőt egy darabban öntötték bronzból.
https://naval-encyclopedia.com/antique-ships/hellenistic-ships.php )