Koło wodne z odwróconym przekrokiem

Często stosowane w kopalniach i prawdopodobnie gdzie indziej (np. w melioracji rolnej), koło wodne z odwróconym nachyleniem było rzymską innowacją mającą pomóc w usuwaniu wody z najniższych poziomów wyrobisk podziemnych. Opisuje ją Witruwiusz w swoim dziele De Architectura opublikowanym około 25 roku p.n.e. Pozostałości takich systemów odnalezione w rzymskich kopalniach podczas późniejszej eksploatacji górniczej pokazują, że stosowano je sekwencyjnie, aby podnosić wodę na znaczną wysokość.

Witruwiusz

Koło odwadniające z kopalni Rio Tinto

Rzymski autor Witruwiusz podaje jednoznaczne instrukcje dotyczące budowy urządzeń odwadniających, a w rozdziale X De Architectura opisuje trzy warianty „tympanonu” . Jest to duże koło wyposażone w skrzynki, które w pierwszym projekcie zajmują całą średnicę koła. W skrzynkach wywiercono otwory, aby umożliwić przedostanie się do nich wody, tak że gdy pudełko zanurzy się w wodzie, wchodzi do środka i podnosi się wraz z obrotem koła. Gdy dotrze do szczytu zakrętu, woda spływa do kanału. Następnie opisuje drugi wariant, w którym skrzynki są mocowane tylko na końcach koła, tak że chociaż objętość przenoszonej wody jest znacznie mniejsza, jest ona przenoszona na większą wysokość. Ostatnim wariantem są niekończące się łańcuchy łyżek, w wyniku których można uzyskać znacznie większe siły nośne, choć wymaga to większego wysiłku.

Pliniusz Starszy

Pliniusz Starszy , omawiając kopalnie srebra/ołowiu w swojej Naturalis Historia . Hiszpania wyprodukowała najwięcej srebra w swoich czasach, a wiele kopalń srebra założył Hannibal. W jednym z największych chodniki sięgały od jednej do dwóch mil w głąb góry, a „wodnicy” (po łacinie „aquatini”) opróżniali kopalnię, a oni

stał dzień i noc na zmianę mierzoną lampami, wydobywając wodę i tworząc strumień.

To, że stały, sugeruje, że sterowali kołami, stojąc na górze i obracając knagi, a ciągła praca powodowała wytwarzanie stałego strumienia wody.

Przykłady

Sekwencja kół znalezionych w kopalniach Rio Tinto

Fragmenty takich maszyn odnaleziono w kopalniach ponownie otwartych w epoce wiktoriańskiej w Hiszpanii, zwłaszcza w Rio Tinto , gdzie w jednym przykładzie zastosowano nie mniej niż 16 takich kół pracujących parami, przy czym każda para kół podnosiła wodę na wysokość około 3,5 metra ( 11 stóp), co daje łączną wysokość podnoszenia 30 metrów (98 stóp). System został starannie zaprojektowany i obsługiwany przez osoby poruszające się po listwach umieszczonych z boku każdego koła. Nie jest to przykład odosobniony, gdyż Oliver Davies przytacza przykłady z kopalni miedzi Tharsis i Logroño w Hiszpanii , a także z Dacji . Szczególnie bogate były złoża złota w Dacji, obecnie współczesnej Rumunii , które intensywnie eksploatowano po udanej inwazji rzymskiej pod wodzą Trajana . Według Olivera Daviesa jedna z takich sekwencji odkryta w Rudzie w hrabstwie Hunedoara we współczesnej Rumunii miała głębokość 75 metrów (246 stóp). Gdyby działał jak przykład Rio Tinto, potrzebowałby co najmniej 32 kół.

Jedno z takich kół z Hiszpanii udało się uratować, a jego część można obecnie oglądać w British Museum . Niektóre elementy są ponumerowane, co sugeruje, że zostały one prefabrykowane na powierzchni ziemi przed montażem w przejściach podziemnych. Dolaucothi w zachodniej Walii odnaleziono fragment drewnianego wiadra z koła odwadniającego , który obecnie znajduje się w Walijskim Muzeum Narodowym w Cardiff . Został datowany węglem do około 90 r. n.e. Z głębokości 50 metrów (160 stóp) poniżej znanych odkrywek można wywnioskować, że koło odwadniające było częścią sekwencji podobnej do tej znalezionej w Hiszpanii . Kształt krawędzi jednej z łyżek podnoszących jest niemal identyczny z tym z Hiszpanii, co sugeruje, że do wykonania urządzeń wykorzystano szablon.

Ślimak

Śruba rzymska używana do odwadniania kopalń w Hiszpanii

Innym urządzeniem, które miało szerokie zastosowanie, była śruba Archimedesa , a przykłady takich maszyn odwadniających znaleziono także w wielu starych kopalniach. Na ilustracjach przedstawiono śruby napędzane przez człowieka nadepniętego na zewnętrzną obudowę, aby obrócić całe urządzenie w jedną część. Stosowano je także szeregowo, zwiększając tym samym wyporność wody z wyrobisk. Jednak ich obsługa musiała być trudniejsza, ponieważ użytkownik musiał stać na pochyłej powierzchni, aby obrócić śrubę. Im bardziej strome nachylenie, tym większe ryzyko ześlizgnięcia się użytkownika ze szczytu śruby. Bez wątpienia odwrócone koło wodne było łatwiejsze w użyciu z poziomą powierzchnią bieżnika. Z drugiej strony śruba może być obsługiwana przez a korba zamontowana na osi środkowej , ale byłaby bardziej męcząca, ponieważ ciężar operatora nie obciąża korby, jak ma to miejsce w przypadku stąpania od góry.

Podobnie jak odwrócone koło wodne, ślimak był używany do wielu innych celów poza osuszaniem min. Nawadnianie pól uprawnych byłoby najpopularniejszym zastosowaniem, ale wszelkie czynności związane z podnoszeniem wody wymagałyby użycia tych urządzeń.

Koła wodne

częściach Cesarstwa Rzymskiego używano wielu sekwencji kół wodnych , jak na przykład słynny przykład w Barbegal w południowej Francji . System ten również składał się z 16 kół, ale działał jak normalne koło z przekrokiem, koła napędzające młyny kamienne i używane do mielenia ziarna. Młyny wodne działały z murowanego akweduktu zaopatrującego rzymskie miasto Arles , a pozostałości młynów murarskich są nadal widoczne na ziemi, w przeciwieństwie do podziemnych systemów odwadniających kopalni, które zostały zniszczone w wyniku późniejszej działalności górniczej. Inne takie ciągi młynów istniały na Janiculum w Rzymie , ale zostały przykryte i zmienione przez późniejsze budynki zbudowane na nich.

Zobacz też

Boon, GC i Williams, C. The Dolaucothi Drainage Wheel , Journal of Roman Studies, 56 (1966), 122–127.
Palmer, RE, Notatki o niektórych starożytnych urządzeniach i systemach kopalnianych , Transactions of the Institute of Mining and Metallurgy, 36 (1928), 299–336.
Davies, Oliver, Kopalnie rzymskie w Europie , Oksford (1935).