چرخ آبی، ابزاری کهن با قدمتی بیش از 6000 سال، از نیروی جریان یا ریزش آب برای تولید انرژی بهره می‌برد. این سازوکار ساده، با استفاده از پره‌های نصب‌شده بر روی یک چرخ، انرژی جنبشی آب را به حرکت دورانی تبدیل می‌کند. این حرکت دورانی از طریق محور چرخ به ماشین‌آلات دیگر منتقل شده و انرژی مورد نیاز آن‌ها را تامین می‌کند.
نکات کلیدی
- چرخ‌های آبی از 4000 سال قبل از میلاد برای آبیاری، آسیاب کردن غلات و غیره استفاده شده‌اند.
- سه نوع اصلی چرخ آبی وجود دارد: افقی، عمودی روگذر و عمودی زیرگذر.
- توربین‌های آبی نسخه‌های مدرن چرخ‌های آبی هستند که در نیروگاه‌های برق آبی استفاده می‌شوند.
انواع چرخ‌های آبی
چرخ‌های آبی را می‌توان بر اساس نحوه تعاملشان با آب، به سه دسته اصلی تقسیم کرد:
- چرخ آبی افقی: در این نوع، آب از یک آبراه به سمت چرخ هدایت شده و با نیروی مستقیم خود، آن را به گردش در می‌آورد.
- چرخ آبی عمودی روگذر: آب از یک آبراه به بالای چرخ هدایت شده و با استفاده از نیروی گرانش، پره‌های چرخ را به حرکت در می‌آورد.
- چرخ آبی عمودی زیرگذر: این نوع چرخ در مسیر جریان آب قرار گرفته و با استفاده از نیروی طبیعی رودخانه به گردش در می‌آید.
نخستین چرخ‌های آبی
نخستین چرخ‌های آبی از نوع افقی بودند و می‌توان آن‌ها را به صورت سنگ‌های آسیابی توصیف کرد که بر روی محورهای عمودی نصب شده و انتهای پره‌دار یا پارویی آن‌ها در جریان تند آب غوطه‌ور می‌شد. اما در اوایل قرن اول میلادی، چرخ‌های آبی افقی که در انتقال نیروی جریان آب به مکانیزم آسیاب بسیار ناکارآمد بودند، با چرخ‌های آبی عمودی جایگزین شدند.
کاربردها و پیشرفت‌های چرخ آبی
چرخ‌های آبی بیشتر برای به حرکت درآوردن انواع آسیاب‌ها استفاده می‌شدند. ترکیب چرخ آبی و آسیاب، "آسیاب آبی" نامیده می‌شود. یک آسیاب آبی اولیه با چرخ افقی که برای آسیاب کردن غلات در یونان استفاده می‌شد، "آسیاب نورس" نام داشت. در سوریه، آسیاب‌های آبی "نواعیر" نامیده می‌شدند و برای به حرکت درآوردن آسیاب‌های فرآوری پنبه به پارچه استفاده می‌شدند.
در سال 1839، لورنزو داو آدکینز از پری تاونشیپ، اوهایو، اختراع جدیدی در زمینه چرخ آبی به ثبت رساند: چرخ آبی با سطل‌های مارپیچی.
توربین آبی
توربین آبی، اختراعی مدرن است که بر اساس همان اصول چرخ آبی کار می‌کند. این دستگاه نوعی موتور چرخشی است که از جریان سیال (گاز یا مایع) برای چرخاندن یک محور استفاده می‌کند. این محور، ماشین‌آلات دیگر را به حرکت در می‌آورد. در توربین‌های آبی، آب جاری یا آبشار به مجموعه‌ای از پره‌ها یا سطل‌ها که در اطراف یک محور نصب شده‌اند برخورد می‌کند. محور سپس می‌چرخد و این حرکت، روتور یک ژنراتور الکتریکی را به حرکت در می‌آورد. توربین‌های آبی در نیروگاه‌های برق‌آبی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
تاریخچه چرخ آبی: از آبیاری باستان تا توربین‌های مدرن — https://www.rayeshmand.ir/article/the-history-of-the-water-wheel