Wasserräder – Eine Betrachtung aus historischer und ingenieurtechnischer Sicht

Brüdern, Richard

doi:10.24355/dbbs.084-201808090949-0

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Wasserräder – Eine Betrachtung aus historischer und ingenieurtechnischer Sicht

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Bei historischen Radanlagen wurden von Historikern und Technikern positive Erfahrungen für realistische Rekonstruktionsversuche gemacht. Die Kombination heutiger Berechnungsmethoden mit empirisch ermittelten Wasserrädern zeigt, dass sich Lösungen ergeben, die mit am Objekt sichtbaren Merkmalen exakt korrespondieren. Empirisch ermittelte Radkonstruktionen gekoppelt mit vermuteten Lösungen aus anderen Ausgrabungsstätten ergeben selten eine Übereinstimmung. Zur historischen Entwicklung des Wasserrades wurde die Zeit von 1760 v. Chr. bis heute in wichtigen Entwicklungsschritten dargestellt. Waagerechte Radanlagen wurden als Vorläufer der Gleichdruck- und Überdruckturbinen nachgewiesen. Als Zeitpunkt der beginnenden Industrialisierung wurde die Zeit um 1660 angenommen, als die Fontainen in Versailles von empirischen Radanlagen mit Wasser versorgt wurden. Die empirisch entwickelten Radanlagen wurden später durch sechs Sagebien-Räder ersetzt. Zusätzlich zur Beschreibung der Industrialisierung durch Wasserkraft wurden folgende Punkte im Detail behandelt: 1. Wasserschöpfräder vom Beginn ihrer Entwicklung bis zur Neuzeit. 2. Schiffmühlen primär verwendet vom 16. bis 19. Jahrhundert. 3. Gezeitenmühlen am Beginn mit zwei Arbeitsperioden pro Tag und heute als kontinuierlich arbeitende Großanlagen. 4. Raddampfer noch heute teilweise nostalgisch betrieben. 5. Zuppinger Wasserräder mit Überfalleinlauf und Leistungen bis ca. 100 kW. Zu neueren Anlagen gehören: 6. Rückschlächtige Schaufelräder mit Kulisseneinlauf von 4 bis 100 kW 7. Staudruckmaschinen im Fallhöhenbereich von 1,2 m bis 3 m 8. Zuppinger Niedergefällerad teilweise mit Schützentafel bis ca. 80 kW 9. Eine Versuchsanlage mit 11 m Durchmesser x B = 12 m im Niedergefälle bereich bis 500 kW

The combined efforts of historians and engineers in the analysis of historic water wheel installations led to positive results for a realistic reconstruction. The combination of today`s modern analysis methods with empirically derived design rules shows, that efficient solutions can be found for historic water wheels which have good agreement with archaelogical remains of such wheels. Existing empirically developed geometries not based on such design rules and methods however are only rarely consistent with traces and markings found on archeological sites. The historic development of water wheels from 1760 BC until today is described in detail. Horizontal water wheels are shown to constitute the predecessors of modern constant and high pressure turbines. The time from 1660 with the construction of the water lifting plant („Fontaines“) at Versailles, is considered here as the beginning of the industrialisation. The empirically designed impulse wheels were later replaced with six Sagebien wheels. In addition to the analysis of the industrialisation of hydropower, the following aspects are covered in this thesis in detail: 1. Water lifting wheels from their beginning until today. 2. Floating or boat mills, from the 16th until 19th Century. 3. Tidal power plants from the early small mills with discontinuous working cycles, to today`s continuously working large operations. 4. Historic paddle wheel driven ships, of which some are still in operation today. 5. Zuppinger water wheels with inflow weir and power output up to 100 kW Novel systems for ecological energy generation: 6. High breast shot wheels with power ratings of 4 to 100 kW 7. The Hydrostatic Pressure Machine for head differences from 1,2 m to 3 m. 8. The low-head Zuppinger undershot wheel with regulated weir inflow for power ratings of up to 80 kW. 9. A research water wheel project with a diameter of 11 m, a width of 12 m and a design power of 500 kW.