الساقية ، جهاز ميكانيكي لاستغلال الطاقة تشغيل أو الماء المتساقط من خلال مجموعة من المجاذيف التي شنت حول العجلة. يتم تنفيذ قوة الماء المتحرك مقابل المجاذيف ، وينتقل دوران العجلة الناتج إلى الآلات عبر عمود العجلة. ربما كانت عجلة الماء أول مصدر للطاقة الميكانيكية لتحل محل الطاقة البشرية والحيوانية ، وقد تم استغلالها لأول مرة في مهام مثل رفع المياه ، وملء القماش ، وطحن الحبوب.
تحويل الطاقة: Waterwheels
كانت الآلات الأقدم عبارة عن عجلات مائية ، تستخدم أولاً لطحن الحبوب. تم اعتمادها لاحقًا لدفع المناشر والمضخات لتوفيرها
فيما يلي معالجة قصيرة لعجلات الماء. للحصول على العلاج الكامل ، انظر تحويل الطاقة: Waterwheels.
كان الجمع بين العجلة المائية وربط النقل ، غالبًا ما يتضمن التروس ، من العصور الوسطى عادةً ما يتم تعيينه كمصنع. من بين الأنواع الثلاثة المتميزة لطواحين المياه ، كانت أبسطها وأقدمها عجلة رأسية ذات مجاذيف تعمل عليها قوة التيار. بعد ذلك كانت العجلة الأفقية المستخدمة لقيادة حجر الرحى من خلال عمود رأسي متصل مباشرة بالعجلة. ثالثًا ، الطاحونة الموجهة مدفوعة بساقية رأسية ذات عمود أفقي. وهذا يتطلب معرفة ومهارة هندسية أكثر من الأولين ، ولكنه يتمتع بإمكانات أكبر بكثير. تميزت العجلات المائية العمودية أيضًا بموقع ملامسة الماء للعجلة: أولاً ، العجلة السفلية ؛ الثانية ، عجلة الثدي. والثالثة ، عجلة تجاوز الحد. تستخدم هذه العجلة المائية بشكل عام طاقة التيارات المتحركة ، لكن طواحين المد والجزر ظهرت أيضًا في القرن الحادي عشر.
كل نوع من المطاحن له مزاياه وعيوبه. لا يُعرف سوى القليل نسبيًا عن تطورها قبل العصور الوسطى ، ولكن بعض خصائصها تشير إلى ترتيب مظهر في سياق تعقيد البناء وإمكانيات الاستخدام.
تتطلب العجلة العمودية البسيطة القليل من الهيكل الإضافي ، ولكن القوة ومعدل انطلاق الطاقة كانت تعتمد على خصائص التيار وقطر العجلة. نظرًا لعدم تغيير اتجاه الطاقة ، أثبتت هذه العجلة أنها مفيدة للغاية في رفع المياه ، باستخدام ، على سبيل المثال ، سلسلة من الأواني التي تعمل بواسطة محرك سلسلة.
كما أن طاحونة العجلات الأفقية (تسمى أحيانًا طاحونة نورس أو يونانية) تتطلب أيضًا القليل من البناء الإضافي ، ولكنها كانت مناسبة للطحن لأن حجر الرحى العلوي كان مثبتًا على العمود الرأسي. ومع ذلك ، لا يمكن استخدام المطحنة إلا عندما يكون التدفق الحالي مناسبًا للطحن.
كان مطحنة العجلة العمودية الموجهة أكثر تنوعًا. كان البناء بسيطًا نسبيًا إذا كانت العجلة من النوع السفلي ، لأن المجاذيف يمكن أن تنغمس ببساطة في تدفق التيار ، سواء كان نهرًا أو مدًا أو ميلا من صنع الإنسان. يمكن للميلوت أن يختار نسبة التروس الخاصة به لتتناسب مع استخدام الطاقة مع معدل تدفق التيار ، ويمكن تركيب العجلة في قوس جسر أو على مركب مثبت في منتصف التيار. وصف Vitruvius أول عجلة عمودية موجهة لنا أدلة جيدة. هذه الطاحونة ذات أهمية كبيرة لأنها كانت أول تطبيق للتروس للاستفادة من قوة العضلات. كانت هذه الطاحونة مزودة بعجلة سفلية ، وعلى عكس عجلات الثدي أو العجلات الزائدة ، لم تستغل وزن الماء المتساقط.
تطلبت المطاحن ذات العجلات المجهزة والعجلات الزائدة بناء أكثر مساعدة ، لكنها سمحت بالاستغلال الأكثر عمومية لقوة المياه المتاحة. كانت مشكلة البناء الرئيسية تحديد موقع طاحونة حيث يكون سقوط الماء مناسبًا للقطر المطلوب للعجلة. يمكن استخدام إما ميل طويل من المنبع أو سد.
لا يُعرف الكثير عن تفاصيل تطوير المطاحن المجهزة بين وقت فيتروفيوس والقرن الثاني عشر. كان التثبيت الرائع هو طاحونة الحبوب في باربيغال ، بالقرب من آرل ، فرنسا ، والتي كان لديها 16 عجلة متتالية متجاورة ، يبلغ قطر كل منها 7 أقدام (2 متر) ، مع تروس خشبية. تشير التقديرات إلى أن هذه الطاحونة يمكن أن تلبي احتياجات السكان البالغ عددهم 80،000.
على الرغم من أن الطاحونة المجهزة بقدرة عالية على التكيف ، مع ظروف تدفق التيار المتنوعة على نطاق واسع ، تم استخدامها في الإمبراطورية الرومانية ، تشير الأدلة التاريخية إلى أن عواقبها الصناعية الأكثر إثارة حدثت خلال العصور الوسطى في أوروبا الغربية. بعد القرن الثالث عشر ، يبدو أن العجلة المائية الزائدة أصبح أكثر شيوعًا من العجلة السفلية.
كانت الطاحونة المجهزة في العصور الوسطى في الواقع آلية عامة لاستخدام الطاقة. كانت الطاقة من طاحونة تعمل بالحصان أو الماشية صغيرة مقارنة بالقوة من عجلات المياه الزائدة ، والتي عادة ما تولد من 2 إلى 5 حصانا.
