Vattenhjul
För vattenhjul som används för att driva båtar, se paddelhjul. För hjul som enbart används för att lyfta vatten, se noria. För fabriker eller industrier som drivs av vattenhjul, se vattenkvarn.
Ett vattenhjul är ett vattenkraftsystem, en maskin för att utvinna kraft ur vattenflödet. Vattenhjul och vattenkraft användes i stor utsträckning under medeltiden och drev tillsammans med väderkvarnen den mesta industrin i Europa. Den vanligaste användningen av vattenhjulet var att mala mjöl i griskvarnar, men andra användningsområden var gjuteriarbete och maskinbearbetning, samt att slå linne för papperstillverkning.
Ett vattenhjul består av ett stort hjul av trä eller metall med ett antal blad eller hinkar placerade på den yttre fälgen som utgör drivytan. Vanligtvis är hjulet monterat vertikalt på en horisontell axel, men badkarshjulet eller det norrländska hjulet är monterat horisontellt på en vertikal axel. Vertikala hjul kan överföra kraft antingen genom axeln eller via en ringkugghjul och driver vanligtvis remmar eller kugghjul, medan horisontella hjul vanligtvis driver sin last direkt. En kanal som skapas för vattnet att följa efter att ha lämnat hjulet kallas vanligen för "tailrace".
Ett överskjutande vattenhjul som står 42 fot högt och driver den gamla kvarnen vid Berry College i Rom, Georgia.
Historia
Huvudartikel: Watermill
Det grekisk-romerska Europa
Tekniken för vattenhjulet var känd sedan länge, men den började inte användas i stor skala förrän under medeltiden, då en akut brist på arbetskraft gjorde maskiner som vattenhjulet kostnadseffektiva. Vattenhjulen i det gamla Rom och det gamla Kina fick dock många praktiska användningsområden genom att driva kvarnar för att slå säd och andra ämnen. Romarna använde både fasta och flytande vattenhjul och introducerade vattenkraft till andra länder i Romarriket. Romarna var kända för att använda vattenhjul i stor utsträckning i gruvprojekt, och enorma vattenhjul från romartiden har hittats på platser som i dagens Spanien. På 1000-talet f.Kr. var den grekiske epigrammatikern Antipater av Thessaloniki den förste som hänvisade till vattenhjulet.
Det forntida Kina
Minst på första århundradet e.Kr. började kineserna i den östra Han-dynastin använda vattenhjul för att krossa säd i kvarnar och för att driva kolvbälgar vid smidning av järnmalm till gjutjärn.
I den text som kallas Xin Lun och som skrevs av Huan Tan omkring år 20 e.Kr. (under Wang Mangs usurpation) står det att den legendariska mytologiska kungen Fu Xi var den som var ansvarig för stötposten och morteln, som utvecklades till en tilthammar och sedan en trippelhammare (se trippelhammare). Även om författaren talar om den mytologiska Fu Xi, ger ett avsnitt i hans skrift en antydan om att vattenhjulet var i utbredd användning på 1000-talet e.Kr. i Kina.
År 31 e.Kr. tillämpade ingenjören och prefekten i Nanyang, Du Shi, en komplicerad användning av vattenhjul och maskiner för att driva blåsugnens bälgar för att skapa gjutjärn. Vattenhjulen i Kina fick praktiska användningsområden som detta, men också extraordinära användningsområden. Uppfinnaren Zhang Heng (78-139) var den förste i historien som med hjälp av ett vattenhjul använde drivkraft för att rotera det astronomiska instrumentet armillarsfären. Maskiningenjören Ma Jun (200-265) använde en gång ett vattenhjul för att driva en stor mekanisk dockteater åt kejsar Ming av Wei.
Det medeltida Europa och det moderna
Särskilt cisterciensklostren använde sig i stor utsträckning av vattenhjul för att driva många olika typer av kvarnar. Ett tidigt exempel på ett mycket stort vattenhjul finns fortfarande kvar i Real Monasterio de Nuestra Senora de Rueda, ett cistercienserkloster i regionen Aragonien i Spanien, från början av 1200-talet. Kvarnar (för majs) var utan tvekan de vanligaste, men det fanns också sågverk, häckningsverk och kvarnar för att utföra många andra arbetsintensiva uppgifter. Vattenhjulet förblev konkurrenskraftigt i förhållande till ångmaskinen långt in i den industriella revolutionen.
Den största svårigheten med vattenhjulen var att de var oskiljaktiga från vatten. Detta innebar att kvarnarna ofta måste placeras långt från befolkningscentra och naturresurser. Vattenkvarnar användes dock fortfarande kommersiellt långt in på 1900-talet.
Overshot- och pitchback-vattenhjul är lämpliga där det finns en liten bäck med en höjdskillnad på mer än 2 meter, ofta i samband med en liten reservoar. Breastshot- och undershot-hjul kan användas vid floder eller stora flöden med stora reservoarer.
· 
Vattenhjulet Breastshot
· 
vattenhjul med underbild
· 
Överdrivet vattenhjul
Det mest kraftfulla vattenhjulet som byggdes i Storbritannien var Quarry Bank Mill Waterwheel med 100 hk i närheten av Manchester. Det var en konstruktion med högt bröstskott, men det togs ur bruk 1904 och ersattes med flera turbiner. Det har nu restaurerats och är ett museum som är öppet för allmänheten.
Moderna hydroelektriska dammar kan ses som ättlingar till vattenhjulet, eftersom de också utnyttjar vattnets rörelse nedåt för att vrida ett hjul.
Frågor och svar
F: Vad är ett vattenhjul?
S: Ett vattenhjul är en maskin som utvinner kraft ur vattenflödet.
F: Vad var den vanligaste användningen av vattenhjul under medeltiden?
S: Den vanligaste användningen av vattenhjul var att mala mjöl i grynkvarnar.
F: Vilka andra användningsområden fanns det för vattenhjul?
S: Andra användningsområden för vattenhjul var gjuteriarbete, maskinbearbetning och stampning av lin till papper.
F: Hur är ett vattenhjul konstruerat?
S: Ett vattenhjul består av ett stort trä- eller metallhjul, med blad eller hinkar placerade på den yttre kanten som utgör drivytan.
F: Hur monteras vertikala vattenhjul?
S: Vertikala vattenhjul är monterade vertikalt på en horisontell axel och kan överföra kraft antingen genom axeln eller via en ringväxel och driver vanligtvis remmar eller kugghjul.
F: Hur monteras horisontella vattenhjul?
S: Horisontella vattenhjul är monterade horisontellt på en vertikal axel och driver vanligtvis sin last direkt.
F: Vad är en "tailrace"?
S: En "tailrace" är en kanal som skapas för vattnet att följa efter att det lämnat hjulet.
